[논문]농산물건조기의 배풍열 재이용 기술에 관한 연구

백이; 김영중; 강금춘; 유영선

농산물건조기의 배풍열 재이용 기술에 관한 연구
Heat Recovery System from Chamber of Agricual Products Dryer 원문보기

백이 (농업기계화연구소) , 김영중 (농업기계화연구소) , 강금춘 (농업기계화연구소) , 유영선 (농업기계화연구소)

본 연구는 농산물을 건조할 때 배풍구로 버려지는 열을 회수하여 건조열원으로 재이용할 수 있는 배풍열 회수장치를 개발하여 연료절감 및 열회수장치의 성능을 분석한 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 가. 농산물건조기의 열수지를 분석한 결과 투입열량을 100%로 하였을 경우, 배기열은 13.2%, 배풍역량 77.7%, 관류열량은 9.1%로 나타났다. 나. 고추를 건조시 배풍구입구온도가 55-6$0^{\circ}C$일 때 배풍구 출구온도 41-43$^{\circ}C$, 일때 흡입구 입구온도는 25-28$^{\circ}C$, 흡입구 출구온도는 41-43$^{\circ}C$로 나타나 건조실로 41-43$^{\circ}C$의 높은 온도를 투입할 수 있었다. 다. 배풍열 량이 단위 시간당 4700kca1에서 6000kca1로 증가할 때, 흡입 열량은 2200kca1에서 3000kca1로 나타났다. 라. 고추의 초기함수율이 80%에서 15%까지 떨어지는데 관행건조는 약 27시간이 경과했으며, 배풍연회수건조를 할 경우는 약 24시간이 경과했으며 그 결과 배풍열 회수건조가 약 3시간정도 소요시간이 단축되었음을 알 수 있었음. 마. 배풍열 회수장치를 사용하여 농산물건조기 투입량의 47%, 배풍열량의 64%의 열량을 회수할 수 있었다. 바. 배풍열 회수 농산물건조기 성능시험 결과 고추 100kg 건조시 연료소모량은 43%, 건조 소요비용은 21% 감소시킬 수 있었다.

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문제 정의

본 연구는 건조에 대한 연구로써 주변의 열환경 및 건조과정 중 에너지절감을 위하여 건조시스템의 이론적 열수지 모델을 구명하고, 기존 농산물건조기에 부착형 배풍열 회수 장치를 개발하여 연료절감 효과 분석 및 열회수장치의 성능분석 및 연료절감을 구명하고자 하였다.
본 연구는 농산물을 건조할 때 배풍구로 버려지는 열을 회수하여 건조열원으로 재이용할 수 있는 배풍열 회수장치를 개발하여 연료절감 및 열회수장치의 성능을 분석한 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

농산물건조기의 열 수지 분석을 위한 실험장치는 그림 1과 같이 건조실, 송풍기, 버너, 열회수장치, 순환펌프, 건조상자 등으로 구성되어 있으며, 식(1)과 같이 에너지 평형방정식을 세웠다.
계측장치로는 초음파유량계, 다점온도기록계, 로드셀, 온 . 습도계, 풍량계 등으로 구성되어있으며, 온도계측은 T타입 열전대를 이용하여 건조실, 배풍구, 흡입구, 건조실내 . 외부온도 및 연소실 온도를 다점온도기록계로 측정하였으며, 송풍량 142(rrf/min), 함수율 측정은 로드 셀, 초기함수율과 최종함수율 측정은 드라이 오븐을 이용하여 105℃ 에서 24시간동안 측정하였으며, 본 시험의 공시작물은 고추를 사용하였다.
습도계, 풍량계 등으로 구성되어있으며, 온도계측은 T타입 열전대를 이용하여 건조실, 배풍구, 흡입구, 건조실내 . 외부온도 및 연소실 온도를 다점온도기록계로 측정하였으며, 송풍량 142(rrf/min), 함수율 측정은 로드 셀, 초기함수율과 최종함수율 측정은 드라이 오븐을 이용하여 105℃ 에서 24시간동안 측정하였으며, 본 시험의 공시작물은 고추를 사용하였다.

성능/효과

그림 5는 고추건조시간에 대한 함수율변화를 나타낸 것이다. 고추의 초기함수율은 80%였으며, 관행건조를 할 경우는 함수율이 15%까지 떨어지는데 약 27시간이 경과했으며, 배 풍열 회수건조를 할 경우는 함수율이 15%까지 떨어지는데 약 24시간이 경과했다. 그 결과 배 풍열 회수건조가 약 3시간정도 소요시간이 단축되었음을 알 수 있었다.
고추의 초기함수율은 80%였으며, 관행건조를 할 경우는 함수율이 15%까지 떨어지는데 약 27시간이 경과했으며, 배 풍열 회수건조를 할 경우는 함수율이 15%까지 떨어지는데 약 24시간이 경과했다. 그 결과 배 풍열 회수건조가 약 3시간정도 소요시간이 단축되었음을 알 수 있었다.
가. 농산물건조기의 열수지를 분석한 결과 투입열량을 100%로 하였을 경우, 배기열은 13.2%, 배풍열량 77.7%, 관류열량은 9.1%로 나타났다.
배기열은 4, 726(kcal/h), 배풍열량 27, 891 (kcal/h), 관류열량은3, 289(kcal/h)로 나타났으며, 투입 열 량을 100%로 하였을 경우, 배 기열은 13.2%, 배풍열 량 77.7%, 관류열 량은 9.1%로 나타났다.
마. 배풍열 회 수장치 를 사용하여 농산물건조기 투입량의 47%, 배풍열량의 64%의 열량을 회수할 수 있었다.
바. 배풍열 회수 농산물건조기 성능시험 결과 고추 100kg 건조시 연료소모량은 43%, 건조 소요비용은 21% 감소시킬 수 있었다.
배풍열회수 농산물건조기를 이용하여 고추(100kg)을 건조를 수행하는 경우와 관행 농산물건조기를 이용하여 건조하는 경우를 분석한 결과 표 4에서 보는 바와 같이 연료소모량은 43% 절감되는 것으로 나타났으며, 건조소요 비용은 21% 절감되는 것으로 판단되었다.
2, 를 소비하였다. 이 결과 연료소비량을 약 43% 절감할 수 있었다.
그림 6은 고추건조시에 투입열량에 대한 회수열량을 나타낸 것이다. 투입열 량이 166천kcar길 때 배 풍열 량은 122천kcal이 고, 회 수열량은 79천kcal으로 나타나, 투입 열량이 100%일 때 배풍열량은 74%, 희수열량은 47%를 회수하여 재이용할 수 있었다.

후속연구

또한, 배풍열 회수장치를 부착 농산물건조기를 이용할 경우 소요시간의 단축으로 기계 이용효율을 높이고 농가의 소득증대에도 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

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