ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА «МИКРОПРОЦЕССОВ» ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ДИФФУЗИИ В ТЕЛАХ КАНОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
Аннотация
В работе показано, что во многих технологических процессах сырьевые материалы подвергаются высокотемпеатурной термической обработке и, в большинстве своем, имеют геометрическую форму канонического вида: пластина, цилиндр и сфера. В качестве типового тепломассообменного процесса в работе рассмотрен процесс конвективной сушки. Процессы, протекающие в условиях термической обработки, приведены к задачам переноса для неограниченной пластины, цилиндра и шара с граничными условиями первого рода, когда на поверхности твердого тела задан потенциал переноса (температура, влагосодержание). Представлены выражения для расчетов в условиях произвольного распределения начальных значений потенциалов переноса, так и для равномерных распределений. Показано, что при моделировании тепловых и массообменных процессов, в которых теплофизические характеристики твердого тела существенно меняются во времени процесса термообработки, использование ранее разработанных известных решений становится проблематичным. Рассмотрены «зональный» метод и метод «микропроцессов». Показано, что для обоих методов, на основе экспериментальных данных о динамике температуры и массо - (влагосодержания) материала с течением времени процесса, определяют их зависимости от средних (по «зоне» или «микропроцессу») температур и массосодержаний. Последующим этапом для расчетов по «зональному» методу представлена формализация результатов, полученных в виде гистограмм значений коэффициентов массопроводности от средних значений массодержаний. Для метода «микропроцессов» в расчетах одновременно можно задействовать и кинетическую кривую. Адекватность расчетных экспериментальных данных тем больше, чем меньше диапазон измеряемых значений температур и массосодержаний. Отмечено, что при неравномерных начальных условиях аналитические решения задачи теплопереноса, как правило, представляются в форме бесконечных рядов Фурье. Сходимость ряда Фурье ухудшается с уменьшением временных интервалов. Большая актуальность применения рассмотренных методов прослеживается при моделировании тепломассопереноса с интенсивными процессами фазовых переходов.
Литература
Ainstein V.G., Zakharov N.K., Nosov G.A. General course of processes and apparatuses of chemical technol-ogy. М.: Khimiya. 1999. 888 p. (in Russian).
Bogdanov V.S., Ilyin A.S., Semikopenko I.A. The main processes in the production of building materials. Belgo-rod: Izd-vo BGTU im. V. G. Shukhova. 2008. 551 p. (in Russian).
Fedosov S.V. Heat and mass transfer in the technological processes of the construction industry. Ivanovo: IPK «PresSto». 2010. 363 p. (in Russian).
Rudobashta S.P., Zueva G.A. On-farm heat pump - assisted fluidized bed dryer and its kinetics calculation. Drying Technol. 2020. V. 38. N 1-2. P. 6-18. DOI: 10.1080/ 07373937.2019.1591436.
Mizonov V.E. Modeling, calculation and optimization of heat and mass transfer processes in the textile industry. Ivanovo: Ivanov. Gos. Khim.-Tekhnol. Un-t. 2010. 203 p. (in Russian).
Krisher O. Scientific Basics of Drying Technique. M.: Inostrannaya literatura. 1961. 232 p. (in Russian).
Fedosov S.V., Kotlov V.G. Dynamics of heat and moisture transfer in wooden structures tied with metallic fasteners. J. Drying Technol. 2020. V. 38. N 1-2. DOI: 10.1080/ 07373937.2019.1604543.
Kartashov E.M., Kudinov V.A. Analytical methods of the theory of thermal conductivity and its applications. М.: URSS. 2018. 1080 p. (in Russian).
Rudobashta S.P., Kartashov E.M. Diffusion in chemical processes. M.: «KolosS». 2013. 478 p. (in Russian).
Padokhin V.A., Zueva G.A., Kokurina G.N., Kochkina N.E., Fedosov S.V. Comprehensive mathematical de-scription of heat and mass transfer during drying of an unlimited cylindrical body by analytical methods of the theory of heat conduction. Teor. Osn. Khim. Tekhnol. 2015. V. 49. N 1. P. 54-64 (in Russian). DOI: 10.7868/S0040357115010108.
Fedosov S.V., Bakanov M.O., Nikishov S.N. Modeling of macro-physical parameters of foam glass under exposure of cyclic thermal effects. Mater. Sci. Forum. 2019. V. 974. P. 464-470. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.464.
Fedosov S.V., Bakanov M.O. Development of an integrated approach to mathematical modeling of the process of heat treatment of foam glass mixture. Part 1: Physical notions of the process. Vestn. Povolzh. Gos. Tekhnologich. Un-ta. Ser.: Materialy. Konstruktsii. Tekhnologii. 2017. N 2. P. 95-100 (in Russian).
Mizonov V., Yelin N., Kotkov A., Fedosov S. Theoretical study of sheet construction materials drying with re-versible supply of drying gas. JP J. Heat Mass Transfer. 2017. V. 14. N 3. P. 411-420. DOI: 10.17654/HM014030411.
Fedosov S.V., Rumyantseva V.E., Kasianenko N.S., Krasilnikov I.V. Unsteady mass transfer in corrosion processes of the second type of cement concrete. Small Fourier numbers, with an internal mass source. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 58. N 1. P. 97-99 (in Russian).
Fedosov S.V., Bakanov M.O. Modeling of temperature field distribution of the foam glass batch in terms of thermal treatment of foam glass. Internat. J. Comput. Civ-il Struct. Eng. 2017. V. 13. N 3. P. 112-118. DOI: 10.22337/1524-5845-2017-13-3-112-118.
Fedosov S.V., Bakanov M.O., Nikishov S.N. Kinetics of structural transformations at pores formation during hightemperature treatment of foam glass. Internat. J. Comput. Civil Struct. Eng. 2018. V. 14. N 2. P. 158-168. DOI: 10.22337/2587-9618-2018-14-2-158-168.
Fedosov S.V., Nikishov S.N., Bakanov M.O. Kinetics of cellular structure formation at thermal treatment processes simulation in the cellular glass technology. Mater. Sci. Forum. 2018. N 931. P. 628-633. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ MSF.931.628.
Fedosov S.V., Bakanov M.O., Nikishov S.N. Study and simulation of heat transfer processes during foam glass high temperature processing Internat. J. Comput. Civil Struct. Eng. 2018. V. 14. N 3. P. 153-160. DOI: 10.22337/2587-9618-2018-14-3-153-160.
Rudobashta S., Zuev N., Zueva G. Mathematical modeling and numerical simulation of seeds drying under oscillating infrared irradiation. Drying Technol. 2014. V. 32. N 11. P. 1352-1359. DOI: 10.1080/07373937.2014.892508.
Rudobashta S., Zueva G. Drying of seeds through oscillating infrared heating. Drying Technol. 2016. V. 34. N 5. P. 505-515. DOI: 10.1080/07373937.2015.1060997.
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Dmitriev V.M. Study of the mass transfer properties of the seed layer. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 7. P. 72-77 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017607.5556.
Ovchinnikov L.N., Medvedev S.I. Study of heat and mass transfer during convective drying of organomineral fertilizer granules in a dense laye. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 6. P. 91-97 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196206.5874.
Lipin A.A., Nebukin V.O., Lipin A.G. Modeling the processes of heat and mass transfer during the encapsulation of granules in the flowing layer. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. V. 61. N 4-5. P. 98-104 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20186104-05.5624.
