2020-2022

Dezvoltarea unui model inovativ de uscător hibrid prin curenți de înaltă frecvență și convecție pentru deshidratarea semințelor agricole

PN-III-P2-2.1-PED-2020-3001

Rezumat

Echipa de cercetare

Obiective și activități

Rezultate obţinute

Diseminare rezultate

Denumire proiect:	*Dezvoltarea unui model inovativ de uscător hibrid prin curenți de înaltă frecvență și convecție pentru deshidratarea semințelor agricole*
Număr contract:	378PED/2020
Cod înregistrare proiect:	PN-III-P2-2.1-PED-2020-3001
Finanţare:	Bugetul de Stat - Unitatea Executivă pentru Finanţarea învăţământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI)
Valoarea proiectului:	600.000 lei
Durata proiectului:	23 octombrie 2020-23 octombrie 2022
Autoritatea contractantă:	Unitatea Executivă pentru Finanţarea învăţământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI)
Contractor:	Universitatea de Ştiinţele Vieții "Ion Ionescu de la Brad" Iaşi
Director proiect:	Conf. dr. ing. Petru Marian CâRLESCU

Rezumatul proiectului:

în prezent, la nivel mondial, pentru uscarea semințelor de plante agricole se folosesc uscătoare convective, care au un consum mare de energie, iar timpul de uscare este ridicat. Uscarea convectivă utilizată pentru semințele agricole, se realizează într-o perioadă lungă de timp, ceea ce duce la un consum mare de energie, iar distribuția umidității în stratul de semințe agricole are un grad ridicat de neuniformitate. Consumul de energie și timpul de uscare, cresc îndeosebi pe partea finală a procesului de uscare, când sunt eliminate procentele de umiditate (apa legată în stuctura internă) din semințele agricole necesare pentru ca acestea să ajungă sub 14%, procent considerat ca limită de conservabilitate. Proiectarea, realizarea și testarea modelului inovator de uscător hibrid pentru deshidratarea semințelor agricole folosind curenții de inaltă frecvență alături de convecție, în partea finală a uscării semințelor, a fost posibilă reducerea temperaturii de uscare de la 60-80⁰C în sistem clasic convectiv, la 40-50⁰C în sistem hibrid convecție plus curenți de înaltă frecvență. Introducerea curenților de înaltă frecvență în procesul de uscare, reduce și timpul de uscare, deoarece uscarea are loc volumetric în intreaga masă a semințelor din uscătorul hibrid, iar sensul eliminării apei din semințe este de la interior spre exteriorul acestora și nu invers așa cum se petrece la uscare pur convectivă. Mișcarea continuă a semințelor în uscătorul hibrid prin transport pneumatic cu agent de uscare la temperatura de maxim 40-45⁰C, conduce și la o uniformitate a uscării, fapt demonstrat și prin experiment.

Echipa de cercetare:

Coordonator USAMV - Iași

Numele şi prenumele	Calitatea	Poziția ocupată în cadrul proiectului	Adresă contact
CâRLESCU Petru Marian (CV)	Conf. Dr. Ing.	Director proiect	pcarlescu@yahoo.com
ȚENU Ioan (CV)	Prof. Dr. Ing.	Membru-cercetător	itenu@uaiasi.ro
ROȘCA Gheorghe Radu (CV)	Prof. Dr. Ing.	Membru-cercetător	rrosca@uaiasi.ro
DOBRE Vasile (CV)	IDT I - Inginer de dezvoltare tehnologică	Membru-cercetător	lwmiasi@yahoo.com
BĂETU Marius(CV)	CS - Cercetător științific	Membru-cercetător	mbaetu@uaiasi.ro
ARSENOAIA Vlad Nicolae (CV)	CS - Cercetător științific	Membru-cercetăror postoctoral	vlad_arsenoaia@yahoo.com
CIOBANU Virginia (CV)	CS - Cercetător științific	Membru - doctorand	virginiavirginia100@gmail.com
GHEORGHE Costică (CV)	TI - Tehnician	Membru - tehnician	ghcostica@yahoo.com
DIACONU Emil (CV)	TI - Tehnician	Membru - tehnician

Obiective și activități în cadrul proiectului:

Etapa	Obiectivul	Activitatea	Partener	Gradul de realizare
Etapa	Obiectivul	Activitatea	Partener	integral	parţial	neîndeplinit
2020 (unică)	1. Dezvoltarea conceptului,modelarea matematică și simularea CFD	1.1. Dezvoltarea conceptului de uscător hibrid	CO - Stadiul actual al cercetărilor în domeniul uscătoarelor	+
2020 (unică)		1.2. Modelarea matematică și simularea CFD	CO - Modelarea matematică a operației de uscare - Simularea CFD a uscătorului hibrid	+
2021 (unică)	2. Realizarea sistemului demonstrator și experimentarea sistemului demonstrator in conditii de laborator	2.1. Realizare sistemului demonstrator de uscare	CO -Proiectarea mecanică a uscătorului hibrid - Realizarea documentatiei tehnice pentru executia uscătorului hibrid	+
2021 (unică)		2.2. Experimentarea sistemului demostrator	CO - Experimentarea în condiții de laborator a uscătorului hibrid - Calibrarea senzori și parametrii de fucnționare	+
2022 (unică)	3. Experimentarea sistemului demonstrator si diseminarea rezultatelor	3.1. Experiment in condiții de operare a ucătorului hibrid si obtinerea rezultatelor de funcționare.	CO - Determinarea parametrilor în timpul conditiilor de operare si obtinerea parametrilor de temperatură, umiditate, modificări structurale a produselor uscate.	+
		3.2. Diseminarea rezultatelor după finalizarea tehnologiei inovatoare de uscare	CO - Film de prezentare, două postere de prezentare, carte tehniceă cu modelul de uscător.	+
		3.3. Diseminarea rezultatelor experimentale și demonstrației tehnologiei inovatoare.	CO - Două lucrări ISI Proceedings, două lucrări în volume BDI.	+

Graficul Gantt cu planificarea activităților în timpul proiectului

Activities

Team

2020

2021

2022

XII

III

VII

VIII

XII

III

VII

VIII

DESIGN AND CFD SIMULATION

EXECUTION

EXPERIMENT IN LABORATORY CONDITIONS

EXPERIMENT IN OPERATING CONDITIONS

DISSEMINATION OF RESULTS

Rezultate obținute:

Rezultatele reprezentative ale proiectului

1. Elaborarea conceptului, modelarea matematică și simularea multifizics a modelului inovativ de uscător hibrid prin curenți de înaltă frecvență și convectie pentru deshidratarea semintelor agricole. Simularea multifizics (CFD-DEM-EM) (dinamica fluidelor-modelarea cu elemente discrete-modelare electromagnetica) ajută la înțelegerea fenomenelor de curgere a agentului de uscare, a mișcării semințelor în interiorul uscătorului hibrid, precum și distribuția undelor electromagnetice și a câmpului termic în stratul de semințe din uscător (fig.1, fig. 2).


Fig. 1 Simulare CFD uscător hibrid (traiectoria liniilor de curent agent termic)	Fig. 2 Simulare DEM uscător hibrid (traiectoria semințelor supuse uscării)

2. Realizarea sistemului demonstrator și experimentarea acestuia în condiții de laborator. Proiectarea mecanică și execuția uscătorului hibrid prin curenți de înaltă frecvență și convecție (fig. 3) a avut la bază rezultatele obținute prin simularea multifizics, fiind realizate și o serie de calcule de bilanț pentru uscare prin convecție și uscarea cu microunde. Funcționarea și exploatarea uscătorului hibrid se regăsesc în cartea tehnică. Uscătorul hibrid este dotat cu senzori de temperatură, umiditate pentru monitorizarea temperaturii și umidității agentului de uscare, iar pentru monitorizarea consumului energetic are un wattemtru electronic. De asemenea, în timpul exploatării debitul agentului de uscare poate fi reglat din ventilator cu ajutorul unui convertizor.

Fig. 3 Model inovativ de uscător hibrid (funcțional)

Fig. 4 Schema funcțională a modelului inovativ de uscător hibrid

(1 buncăr semințe umede, 2 racord de evacuare semințe umede, 3 conductă transport penumatic semințe, 4 uscător hibrid, 5 conductă transport penumatic semințe, 6 ciclon separator semințe uscate, 7 ventilator, 8 baterie de incălzire aer, 9 conductă transport aer cald, 10 magnetroane cu antene, 11 suport susținere)

3. Experimentarea sistemului demonstrator și diseminarea rezultatelor. Uscătorul hibrid pentru semințe agricole, răspunde tuturor cerințelor tehnologice a procesului de uscare oferind un timp redus de uscare comparativ cu sistemul clasic de uscare convectivă, la o temperatură redusă de la 60-80⁰C în sistem clasic convectiv, la 40-50⁰C în sistem hibrid. Introducerea curenților de înaltă frecvență în procesul de uscare, reduce timpul de uscare, deoarece uscarea are loc volumetric în intreaga masă a semințelor din uscătorul hibrid, iar sensul eliminării apei din semințe este de la interiorul boabelor spre exteriorul acestora și nu invers așa cum se petrece la uscare pur convectivă. Mișcarea continuă a semințelor în uscătorul hibrid prin transport pneumatic cu agent de uscare la temperatura de maxim 40-45⁰C, conduc și la o uniformitate a uscării, fapt demonstrat si prin experiment. Funcționarea din punct de vedere tehnologic al procesului de uscare a semințelor umede, utilizând modelul inovativ de uscător hibrid cu curenți de inaltă frecvență și convecție este prezentată în figura 4.

Diseminare rezultate:

2020 - 2021 Etapele I si II

Raport de cercetare (pe platforma proiectului)

Film de prezentare (pentru vizualizare aveti nevoie de Windows Media Player instalat)

Cerere de brevet (BOPI nr.11-2017) in curs de brevetare (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

Promovare națională și internațională a proiectului (pentru a deschide site-ul într-o nouă pagină CTRL+click)

https://www.haco.com/en/news/partnership-between-chambon-romania-and-university-of-life-science

Articole publicate:

* în anul 2021: Lucrări publicate BDI (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

Cârlescu Petru Marian, Băetu Marius, Ciobanu Virginia, Țenu Ioan, Roșca Radu, 2021

Comparison of two microwave drying techniques of cereal seeds and determination of physical parameters, Journal of Applied Life Sciences and Environment, Vol. LIV, Issue 2 (186) / 2021: 216-224. (Lucrare 1)

https://jurnalalse.com/2021/issue-2-186-2021/

Carte tehnică (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

CO	Model inovativ de uscător hibrid prin curenți de înaltă frecvență și convecție pentru deshidratarea semințelor agricole, Carte tehnică

2022 Etapa a-III a

Raport de cercetare (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

* în anul 2022: Lucrări publicate ISI-Proceedings (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

Cârlescu Petru Marian, Țenu Ioan, Băetu Marius, Arsenoaia Vlad, Roșca Radu, 2022	Coupled electromagnetic and heat transfer model for grain seeds drying in a hybrid dryer, a X-a Conferință internațională pentru agricultură, alimentație și mediu, HAICTA 2022, (Lucrare ISI-P 1), Adeverință participare la conferință (adeverintă 1)
Cârlescu Petru Marian, Țenu Ioan, Băetu Marius, Arsenoaia Vlad, Roșca Radu, 2022	Simulation of grain seed motion in a hybrid dryer with CFD-DEM coupling approach,a X-a Conferință internațională pentru agricultură, alimentație și mediu, HAICTA 2022, (Lucrare ISI-P 2), Adeverință participare la conferință (adeverintă 2)

Lucrări publicate BDI (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

Cârlescu Petru Marian, Băetu Marius, Roșca Radu, Țenu Ioan, 2022	Research on the operation of an innovative equipment hybrid drying, Lucrări Ştiinţifice - vol. 66(1)/2022, seria Agronomie (Lucrare BDI 1)
Cârlescu Petru Marian, Băetu Marius, Ciobanu Virginia, Roșca Radu, Țenu Ioan, 2022	Research on the physical changes of cereal seeds dried in the innovative equipment hybrid drying, Lucrări Ştiinţifice - vol. 66(1)/2022, seria Agronomie (Lucrare BDI 2)

Postere (pentru vizualizare aveţi nevoie de Adobe Reader instalat)

	Cârlescu Petru Marian, Băetu Marius, Roșca Radu, Țenu Ioan, 2022	Design of an innovative equipment hybrid dryingfor cereal seeds, Lucrări Ştiinţifice - vol. 66(1)/2022, seria Agronomie (Poster 1)
	Cârlescu Petru Marian, Arsenoaia Vlad, Roșca Radu, Țenu Ioan, 2022	Multiphysics simulation of a hybrid dryer for cereal seeds, Lucrări Ştiinţifice - vol. 66(1)/2022, seria Agronomie (Poster 2)

Page designed by Petru Marian CÂRLESCU