Design and fabrication of a solar-powered fruit dryer

Abstract

The paper presents a method for design, fabrication and temperature control of a forced convection air dryer powered by solar energy. Solidworks software is implemented to design the 3D model of the dryer which consists of two parts: solar collector and drying chamber. Finally, the dryer is fabricated and temperature in the drying chamber is monitored and controlled using some popular industrial devices and the PID algorithm. Experimental results with fresh jackfruit show that the model operates stably; temperature in the drying chamber is higher than outdoor temperature at the same time and it follows the set temperature closely. The dried product is free from mold, attains relatively low humidity, and is experienced a shorter drying time compared to the sun-drying method. Thus, the solar-powered fruit dryer with features such as drying temperature monitoring and setting basically meets the requirement of drying some agricultural products whose suitable drying temperature is different.

Keywords: PID control, solar-powered fruit dryer, dryer design, forced convection air drying

Tóm tắt

Bài báo trình bày phương pháp thiết kế, chế tạo và điều khiển nhiệt độ mô hình sấy đối lưu cưỡng bức sử dụng năng lượng mặt trời. Phần mềm Solidworks được sử dụng để thiết kế mô hình 3D cho mô hình thiết bị sấy bao gồm 2 bộ phận: bộ phận thu nhiệt và buồng sấy. Mô hình sấy thực tế được chế tạo và nhiệt độ trong buồng sấy được giám sát, điều khiển sử dụng một số thiết bị điều khiển phổ biến trong công nghiệp và thuật toán PID. Kết quả thực nghiệm với nguyên liệu là mít tươi cho thấy, mô hình hoạt động ổn định, giá trị nhiệt độ trong buồng sấy đạt cao hơn nhiệt độ ngoài trời tại cùng thời điểm và bám theo được nhiệt độ đặt. Sản phẩm sau khi sấy không bị nấm mốc và đạt được độ ẩm tương đối với thời gian sấy ngắn hơn so với thời gian phơi nắng. Như vậy, mô hình sấy trái cây với các tính năng như giám sát và cài đặt nhiệt độ sấy cơ bản đáp ứng được yêu cầu về sấy một số nông sản có nhiệt độ sấy thích hợp khác nhau.

Từ khóa: Điều khiển PID, thiết bị sấy năng lượng mặt trời, thiết kế mô hình, sấy đối lưu cưỡng bức