ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СУШКЕ КОНВЕКЦИЕЙ И СУШКЕ ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Аннотация

В рамках теории тепломассопереноса А.В. Лыкова сформулирована начально-краевая задача для расчета полей температуры и влагосодержания в плоском образце, нижняя поверхность которого тепло- и влагоизолирована, а верхняя обдувается потоком воздуха и подвергается воздействию инфракрасного излучения. Данный вид излучения обладает малой глубиной проникновения, поэтому его действие на материал учитывается источниками тепла, которые вводятся не в уравнение теплопроводности, а в краевое условие теплообмена. Для корректного учета нелинейного характера процессов массообмена на поверхности образца граничные условия для потоков влаги принимаются в форме закона испарения Дальтона. Целью работы был расчет перепадов влагосодержания между границами образца, которые определяют качество сушки и величину внутренних механических напряжений. Исследование проводилось в переходных и в установившихся режимах. Переходные режимы, которые возникают при резком изменении температуры воздуха (сушка конвекцией), и, соответственно, при включении или выключении источника излучения (инфракрасная сушка), исследовались численными методами. Для исследования установившихся режимов, следующих за режимами переходными и являющихся их асимптотикой для больших моментов времени, использовались оригинальные, полученные авторами квазистационарные решения исходной начально-краевой задачи для полей температуры и влагосодержания. Центральным понятием в этих решениях является установившаяся температура поверхности образца, которая является обобщением понятия температуры мокрого термометра на случай сушки излучением. Исследование показало, что при сушке конвекцией опасность разрушения материала от механических деформаций, вызванных неравномерностью распределения влагосодержания по толщине образца, возникает в переходных режимах, а при сушке инфракрасным излучением эта опасность возникает в режимах установившихся. В первом случае причиной является конденсация пара на поверхности пластины, возникающая за счет резкого изменения температуры воздуха, а во втором случае появление большого перепада влагосодержания обусловлено тем, что тепловые источники, индуцированные поглощением инфракрасного излучения, сосредоточены на поверхности материала. Предложенный расчетный алгоритм позволяет организовать сушку, при которой механические напряжения внутри материала не превышают допустимых значений.

Для цитирования:

Афанасьев А.М., Никишова А.В., Сипливый Б.Н. Переходные процессы при сушке конвекцией и сушке инфракрасным излучением.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 10. С. 94-101