Faz değiştirmeli güneş enerjisi depolama sistemiyle entegre güneş enerjili meyve kurutma sistemi modellenmesi, dizaynı, testleri ve değerlendirilmesi
Modeling, design, testing and evaluation of integrated solar powered fruit drying system integrated with phase change solar energy storage system
Yazar: ÇİĞDEM ÖZÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TURHAN ÇOBAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tarımsal ürünlerin tüketilme anına kadar geçen süre içerisinde besleyici özelliklerini kaybetmeden raf ömürlerinin uzatılmasına yönelik olan işlemlerin başında kurutma gelmektedir. Kurutma meyve ve sebzelerin su niceliğini azaltarak, su miktarını düşürmek ve böylece biyokimyasal, kimyasal ve mikrobiyolojik bozulmaları minimize etmek amacıyla ısıtılmış hava ile endüstriyel ölçekte uygulanan bir ürün koruma metodu olarak tanımlanmaktadır. 
Bu çalışma ile faz değiştirici parafin malzeme (FDM) kullanılarak ısı geri kazanım üniteli, güneş enerjisi destekli meyve kurutma sistem kurulumu sağlanılıp, ürün testlerinin gerçekleştirilip, kurutulacak ürünün düşük enerji tüketimli sistem tasarımı ile kaliteli ürün eldesi sağlanmıştır. Böylelikle Güneş enerjisinden faydalanılarak farklı bir kurutma sistemi geliştirilip özellikle meyve kurutmada daha ekonomik ve istenilen kimyasal özelliklerinde uygun ürün elde edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda bilgisayar destekli simülasyonları ve deneysel çalışmaları yapılmıştır. Kurutulacak ürünün kuruma performansı, sistemin güneş enerjisi verimlilikleri ile kurutma performansına olan etkileri irdelenmiştir. Ayrıca geliştirdiğimiz bu sisteme reküperatör (çapraz akışlı ısı değiştirici) ünitesi ilave edilerek atık ısının geri kazanılması söz konusu olmuştur. 
Geliştirilen bu sistemde Santa Maria armudu kurutulmuştur. Deneylerde 3, 5 ve 10 mm arasında değişen kalınlıklarda armut dilimlerinin kuruma davranışları incelenmiştir. Deney süresince sistemin giriş ve çıkış noktalarına yerleştirilen sensörler ile sistem içerisindeki sıcaklık, bağıl nem ve hava hızı değerleri ölçülerek elde edilen veriler datalogger ile veritabanına aktarılmıştır. Bununla birlikte kurutulacak ürünlerden alınan numunelerin ağırlık değişimleri 30 dakika ara ile hassas terazi ile ölçülmüştür. Deneysel çalışmalar süresince kabin içerisindeki kuruma süreleri 35°C-45°C arasında değişen sıcaklıklarda genellikle 7-18 saat olarak arasında değişmektedir. 
Deney numunelerinin birkaçı Ege Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü'ne iletilerek burada nem tayini ve su aktivitesi açısından teste tabi tutulmuştur. Bu çalışmalar sonucunda kurutulan armut dilimlerinin nem tayinlerinin %17'nin altında çıkmasından dolayı kuru madde olarak kabul edilebileceği ve uzun süre bozulmadan saklanabileceği ortaya çıkmıştır.  Ayrıca Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümünde yer alan ısı pompalı kurutma sisteminde de deneysel çalışmalar yapılmıştır. Her iki sistemde elde edilen bulgular karşılaştırılıp değerlendirmelerde bulunulmuştur. 

Anahtar Sözcükler: Parafin, Isı Pompalı Kurutma Sistemi, Yenilebilir Enerji Sistemleri, Reküperatör Ünitesi, Kurutulmuş Armut

Abstract:
Drying is one of the most important processes in order to extend the shelf life of agricultural products without losing their nutritive properties during the period until consumption. Drying is defined as a protection method applied on an industrial scale with heated air in order to reduce water quantity of fruits and vegetables to reduce the amount of water and thus minimize biochemical, chemical nad microbiological spoilage. 
In this study, a solar energy assisted fruit drying system was installed by using phase changer paraffin material (FDM). In this way, a different drying system was developed by using solar energy and especially in fruit drying, more healthy and suitable product was obtained. For this purpose, computer aided simulations and experimental studies were conducted. The drying performance of the product to be dried, the effects of the system on solar energy efficiency and drying performance were examined. In addition the recuperator (cross flow heat exchanger) unit was added to this system,  the waste heat was recovered. 
In this system  Santa Maria pear wa dried. In the experiments, the drying behavior of pear slices with thicknesses varying between 3, 5 and 10 mm were examined. During the experiment, temperaturw, relative humidity and air velocity values were measured by sensors placed at the input and output points of the system and the database with datalogger. However, the weight changes of the samples taken from the products to be dried were measured with a precision balance at 30 minute intervals. Drying times in the cabin during the experimental studies at temperature ranging from 35°C-45°C usually varies between 7-18 hours.
Some of the tesf samples were transferred to Ege University Food Engineering Department and tested for moisture determination and water activity. As a result of these studies, it was found out that the dried pear slices could be considered as dry matter due to the moisture determinatin being below %17 and could be stored for a long time without spoiling. In addition experimental studies were carried out in the heat pump drying system in Ege University Mechanical Engineering Department. The findings obtained from both systems were compared and evaluted.

Keywords: Paraffin, Heat Pump Drying System, Edible Energy Systems, Recuperator Unit, Dried Pear