МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЛЕНТОЧНОЙ СУШИЛКИ С КОМБИНИРОВАННЫМ СВЧ-КОНВЕКТИВНЫМ ЭНЕРГОПОДВОДОМ
Аннотация
Представлена методика расчета ленточной сушилки для дисперсного материала с плотным продуваемым слоем и комбинированным СВЧ-конвективным подводом энергии, которая учитывает как внешнее, так и внутреннее диффузионные сопротивления материала. Отмечается, что СВЧ энергия проникает на достаточно большую глубину в толщу материала. Это интенсифицирует процесс и обеспечивает равномерную сушку материала по всей его толщине в плотном слое. Температура высушиваемой частицы рассчитывается на основе полученных авторами ранее аналитических решений задачи тепломассообмена для тел в форме пластины, цилиндра и шара в условиях непрерывного комбинированного СВЧ-конвективного подвода энергии с учетом стока теплоты на испарение влаги. Кинетика сушки рассчитывается зональным методом на основе аналитического решения задачи массопроводности, полученного для условий постоянства параметров процесса в концентрационных зонах. При этом предполагается, что внутренний перенос влаги под действием перепада температуры (термовлагопроводность) и ее фильтрационный перенос отсутствуют, что допустимо при температурах материала менее примерно 100 °С. Коэффициент массоотдачи определяется по приведенному в литературе уравнению подобия, полученному с учетом подвода СВЧ- энергии. Коэффициент теплоотдачи находят путем пересчета коэффициента массоотдачи в коэффициент теплоотдачи по известному их соотношению. В кинетическом расчете сушилки учитывается изменение всех параметров процесса в ходе процесса. Дан пример расчета сушилки для слайсов моркови, в котором использованы полученные авторами ранее данные для моркови по фазовому концентрационному равновесию при сушке, зависимостям коэффициента массопроводности от влагосодержания материала и температуры, усадке диска моркови. Установлено, что в рассмотренном примере задача теплообмена является внешней, а задача массообмена – внутренней. При этом внутридиффузионное сопротивление оказывает основное сопротивление массопередаче. Это отличает рассмотренный расчет от приведенного в литературе, который основан на учете только внешнего диффузионного сопротивления.
Для цитирования:
Рудобашта С.П., Карташов Э.М., Зуева Г.А. Методика расчета ленточной сушилки с комбинированным СВЧ-конвективным энергоподводом. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 8. С. 135-144. DOI: 10.6060/ivkkt.20266908.7096.
Литература
Handbook of Industrial Drying. Ed by A.S. Mujumdar. Boca Raton, FL.: CRC Press. 2007. 1312 p. DOI: 10.1201/9781420017618.
Rudobashta S.P., Kartashov E.M., Zueva G.A. Heat and masstransfer in the drying of a сylindrical body in a continuous electromagnetic field of high and uperhigh. Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. N 5. P. 810-218. DOI: 10.1134/S0040579522050372.
Lipin A.G., Lipin A.A. Nitrogen release from polymer-coated urea granules. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 100-106 (in Russian). DOI: 10.1080/07373937.2018.1433199.
Rudobashta S.P., Babicheva E.L., Zueva G.A. Kinetics of drying of dispersed material in the apparatus of periodic action with fluidized bed. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 6. P. 109-118 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246706.6968.
Akulich P.V., Akulich A.V. Convective Drying Plants: Methods and Calculation Examples. Minsk: Vysheyshaya Shkola. 2019. 376 p. (in Russian).
Rudobashta S.P. Mass transfer in the processes of drying, adsorption, extraction, diffusion vapor permeability. M.: Kolos-s. 2024. 573 p. (in Russian).
Gavrilov A.V. Study of energy technologies of plant raw material dehydration processes. Izv. Sel’skokhoz. Nauki Tav-ridy. 2018. Iss. 16 (179). P. 82-89 (in Russian).
Rudobashta S.P., Kartashov E.M., Zueva G.A. Heat and mass transfer in drying of a plate in a continuous high- and superhigh-frequency electromagnetic field. Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 5. N 2. P. 261-269. DOI: 10.31857/S0040357121020093.
Dietriech G., Esper G., Schuchmann H. Trocknungstechnik in der Lebensmittelindustrie. Behr's Verlag DE. 2009. 610 p.
Rudobashta S.P., Zueva G.A., Kartashov E.M. Heat and mass transfer when drying a spherical particle in an oscillat-ing electromagnetic field. Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. N 5. P. 718-729. DOI: 10.7868/S0040357116050109.
Rudobashta S.P. Mathematical Modeling of the Convective Drying Process of Dispersed Materials. Izv. RAS. Energetics. 2000. N 4. P. 98-108 (in Russian).
Li M., Ai Z., Xiao H., Mowafy S., Pei Y., Liu Y. Improvement of drying efficiency and physicochemical quality of kiwifruit slices using infrared-assisted tilted tray air impingement drying. Drying Technol. 2022. V. 41. N 7. P. 1159-1170. DOI: 10.1080/07373937.2022.2125526.
Deependra Rajoriya, Bhavya M.L., Hebbar H. Umesh. Far infrared assisted refractance window drying: Influence on drying characteristics and quality of banana leather. Drying Technol. 2023. V. 43. N 13. P. 2143-2155. DOI: 10.1080/07373937.2023.2220777.
Han J., Liang J., Yu X., Li Y., Huang C., Rehman A., Lv W. Vacuum freeze drying combined with catalyzed infrared drying of chive: Effects on flavor and quality characterization. Drying Technol. 2024. V. 42. N 9. P. 1442-1455. DOI: 10.1080/07373937.2024.2358371.
Ebrahim Taghinezhad, Mohammad Kaveh, Esmail Khalife, Guangnan Chen. Drying of organic blackberry in combined hot airinfrared dryer with ultrasound pretreatment. Drying Technol. 2021. V. 39. N 14. P. 2075-2091. DOI: 10.1080/07373937.2020.1753066.
Liu C., Bai C., Zhang Y., Zhu H., Dong Z., Zheng X. Combined effect of ultrasonic pretreatment and drying temperature on the quality characteristics of honeysucks puree under microwave vacuum drying. Drying Technol. 2025. V. 43. N 11. P. 1626-1640. DOI: 10.1080/07373937.2025.2492778.
Szadzińska J., Mierzwa D., Pawłowski A., Musielak G., Pashminehazar R., Kharaghani A. Ultrasound- and microwave-assisted intermittent drying of red beetroot. Drying Technol. 2020. V. 38. N 1. P. 93-107. DOI: 10.1080/07373937.2019.1624565.
Szadzińska J., Łechtańska J., Pashminehazar R., Kharaghani A., Tsotsas E. Microwave- and ultrasound-assisted convective drying of raspberries: Drying kinetics and micro-structural changes. Drying Technol. 2019. V. 37. N 1. P. 1-12. DOI: 10.1080/07373937.2018.1433199.
Deng L.Z., Yang X.H., Mujumdar A.S., Zhao J.H., Wang D., Zhang Q., Xiao H.W. Red pepper (Capsicum annuum L.) drying: Effects of different drying methods on drying kinetics, physicochemical properties, antioxidant capacity, and microstructure. Drying Technol. 2018. V. 36. N 8. P. 893-907. DOI: 10.1080/07373937.2017.1361439.
Cao X., Zhang M., Fang Z., Mujumdar A.S., Jiang H., Qian H., Ai H. Drying kinetics and product quality of green soybean under different microwave drying methods. Drying Technol. 2017. V. 35. N 2. P. 240-248. DOI: 10.1080/07373937.2016.1170698.
Large-Scale Transition in Chemical Technology. Development of Industrial Apparatuses by Hydrodynamic Modeling. Ed. by A.M. Rosen. M.: Khimiya. 1980. 319 p. (in Russian).
Rudobashta S.P. Heat engineering. M.: Izd. Pero. 2015. 672 p. (in Russian).
Thermophysical characteristics of food products and materials. reference manual. Ed. by A.S. Ginzburg. M.: Pisch. prom. 1975. 224 p. (in Russian).
Rudobashta S.P., Dmitriev V.M. Study of diffusion properties of plant-originated capillary-porous colloidal materials taking into account their shrinkage. Inzh.-Fiz. Zhurn. 2022. V. 95. N 6. P. 1381–1389 (in Russian). DOI: 10.1007/s10891-022-02604-w.
