МЕТОД ОЦЕНКИ ПЕРЕПАДОВ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СУШКЕ ОБРАЗЦА ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ
Аннотация
Аналитическими методами исследован процесс удаления влаги из образца произвольной формы, находящегося в рабочей камере установки для сушки электромагнитными волнами. Образец обдувается потоком воздуха и подвергается воздействию двух видов излучений, имеющих большую и, соответственно, малую по сравнению с размерами образца глубину проникновения; для повышения равномерностей обдува и тепловой обработки осуществляется вращательное движение образца. В качестве математической модели сушки использованы уравнения теории тепломассопереноса А.В. Лыкова в среде с постоянными теплофизическими коэффициентами. С помощью преобразований трех видов – осреднения по времени оборота, осреднения по координатам и перехода к асимптотике по времени – исходные уравнения приведены к виду, содержащему лишь числовые характеристики функций. На основе этих соотношений предложены формулы для величин, названных характерными перепадами температуры и влагосодержания, которые характеризуют степени неоднородности соответствующих полей. Введенные перепады зависят от теплофизических параметров материала, характерного размера образца (для шара – диаметр), а также от мощностей генераторов электромагнитных волн с большой и с малой глубиной проникновения. В случае шара характерные перепады дают точные значения разности температур и разности влагосодержаний между поверхностью шара и его центром. Результаты работы позволяют организовать электромагнитную сушку, в которой при высокой интенсивности испарения влаги с поверхности образца не происходит перегрева материала (возникает за счет большого перепада температуры) или его разрушения от механических деформаций (возникает за счет большого перепада влагосодержания).
Литература
Afanasiev A.M., Nikishova A.V., Siplivy B.N. Transients during drying convection drying and infrared radiation. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 10. P. 94-101 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20176010.5568.
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Zuev N.A. The influence of diffusion on the kinetics of the oscillating infrared drying. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 4. P. 83-87 (in Russian).
Natareev S.V., Kokina N.R., Natareev O.S. Heat transfer in the convective drying process of moist material. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 58. N 2. P. 67-72 (in Russian).
Natareev S.V., Venken E.N., Natareev O.S. Mass transfer in drying process of moist material at convective supply of heat. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. V. 55. N 3. P. 104-108 (in Russian).
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Kartashov E.M. Heat and mass transfer during drying of a spherical particle in an oscillating electromagnetic field. Teor. Osnovy Khim. Tehnol. 2016. V. 50. N 5. P. 539-550 (in Russian). DOI: 10.7868/S0040357116050109.
Rudobashta S.P., Kartashov E.M., Zuev N.A. Heat and mass transfer during drying in an oscillating electromagnetic field. Teor. Osnovy Khim. Tehnol. 2011. V. 45. N 6. P. 641-647 (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. Generalization of the Wet-Bulb Temperature Notion to the Case of Electromagnetic Drying. J. Eng. Phys. Thermophys. 2016. V. 89. N 3. P. 620-626. DOI: 10.1007/s10891-016-1419-3.
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. Electromagnetic drying theory: asymptotic solution of the initial boundary value problem for a rectangular region. Fizika Voln. Prots. Radiotekh. Sistemy. 2012. V. 15. N 1. P. 77-83 (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. The asymptotic distribution of temperature and moisture content using electromagnetic drying of the sample, having the shape of a rectangular paral-lelepiped. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Elektromekhanika. 2012. N 3. P. 3-8 (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. Theory of electromagnetic drying: an asymptotic solution of an initial-boundary value problem for a cylinder. Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. N 2. P. 206-211.
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. Problem of electromagnetic drying of a sphere. J. Eng. Phys. Thermophys. 2013. V. 86. N 2. P. 340-348.
Lykov A.V. Theory of drying. M.-L.: Energiya. 1968. 471 p. (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. The concept of surface heat sources in the theory of drying by electromagnetic radiation. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Elektromekhanika. 2017. V. 60. N 2. P. 13-20 (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. On the boundary conditions of mass transfer in the form of Newton and Dalton laws. Inzh.-Fiz. Zhurn. 2007. V. 80. N 1. P. 27-34 (in Russian).
Shimoni K. Theoretical electrical engineering. M.: Mir. 1964. 775 p. (in Russian).
Tikhonov A.N., Samarskiy A.A. Equations of mathematical physics. M.: Nauka. 1966. 724 p. (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. Optimization of electromagnetic drying of capillary-porous materials. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Elektromekhanika. 2006. N 5. P. 3-10 (in Russian).
Kalender'jan V.A., Boshkova I.L., Volgusheva N.V. Kinetics of microwave drying of bulk organic material. Inzh.-Fiz. Zhurn. 2006. V. 79. N 3. P. 123-127 (in Russian).
Afanasiev A.M., Siplivy B.N. Optimization of drying by electromagnetic radiation: analytical study of the problem. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 6. P. 69-76 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt201962fp.5870.
Padokhin V.A., Zueva G.A., Kokurina G.N., Kochkina N.E., Fedosov S.V. Complex mathematical description of heat and mass transfer in the drying process of an unlimited cylindrical body by analytical methods of the theory of thermal conductivity. Teor. Osnovy Khim. Tekhnol. 2015. V. 49. N 1. P. 54-64 (in Russian). DOI: 10.7868/S0040357115010108.
