تعزيز كفاءة المجففات الشمسية الغذائية صغيرة النطاق في الظروف المناخية العُمانية: دراسة حول الحمل الحراري الطبيعي وأداء المجمعات الحرارية

الملخص

قيّم هذه الدراسة أداء خمسة مجففات شمسية صغيرة النطاق تعمل بالحمل الحراري الطبيعي لتجفيف شرائح البطاطس، مع التركيز على تأثير أنواع مختلفة من المواد المستخدمة كمجمعات حرارية على كفاءة التجفيف في الظروف المناخية العُمانية. كانت المجففات الخمسة متطابقة في الحجم والتصميم، وتختلف فقط في نوع مادة المجمع الحراري المستخدمة، وهي: الرخام الأبيض (WM)، والرخام المطلي بالأسود (BM)، والصخر الرمادي (GR)، والكربون الحبيبي (GC)، ووحدة تحكم بسطح ممتص أسود (BAF).أظهرت النتائج أن المجمعات الداكنة اللون (BM وGC) حققت درجات حرارة سطحية أعلى (50–52 °م) مقارنة بالمجمعات الفاتحة اللون (≈45 °م للرخام الأبيض)، وذلك بفضل زيادة امتصاصها للإشعاع الشمسي وانخفاض انعكاسها للحرارة. ونتيجة لذلك، تم تسجيل أعلى معدلات تجفيف ابتدائية باستخدام الكربون الحبيبي والرخام الأسود المطلي (0.12 و0.11 جم/دقيقة على التوالي)، بينما أظهر الرخام الأبيض أبطأ معدل تجفيف (0.035 جم/دقيقة).انخفضت نسبة الرطوبة في شرائح البطاطس بحوالي 90–93% خلال 4–5 ساعات عند استخدام GC وBM، في حين استغرق الرخام الأبيض أكثر من 7 ساعات لتحقيق نتائج مماثلة. وتُظهر النتائج أن لون المجمع ومادته لهما تأثير واضح على الأداء الحراري وحركية التجفيف. ومع ذلك، خلال المراحل المتأخرة من عملية التجفيف، كان انتشار الرطوبة الداخلي عاملاً محدداً لمعدل التجفيف، مما يشير إلى أن استخدام الحمل القسري للهواء يمكن أن يعزز الأداء بشكل أكبر. توفر هذه الدراسة أساساً لتطوير مجففات شمسية صغيرة منخفضة التكلفة، مناسبة لمعالجة الأغذية في المناطق الريفية ضمن البيئات الجافة مثل سلطنة عُمان.