Распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке


https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-11-19

Полный текст:


Аннотация

Приведена математическая модель, описывающая распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке. В качестве исходных уравнений были приняты дифференциальные уравнения материального и теплового балансов, в которой перенос теплоты и массы обусловлен фазовыми превращениями. Для решения математической модели разработан алгоритм численного решения нестационарной краевой задачи теплопроводности с переменными тепломассообменными коэффициентами высушиваемого продукта, граничными и начальными условиями, а также фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз. При этом исходная система уравнений приведена к безразмерному виду. Для решения задачи нестационарной теплопроводности использован зональный метод расчета температурных полей при сушке свекловичного жома. Процесс сушки разбивался на некоторые временные интервалы. В пределах каждого интервала геометрическая форма частицы, ее плотность, теплофизические и массообменные характеристики; начальное распределение температуры и влагосодержания по объему частицы, а также плотность массового и теплового потока с испарившейся влагой постоянны. Зональный метод решения задачи нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты был проверен по экспериментальным данным стационарной сушки свекловичного жома с использованием исходных данных. Для реализации зонального метода получены зависимости изменения линейного размера частицы свекловичного жома по пространственной координате х и ее влагосодержания в процессе сушки. При постоянных значениях влагосодержания и размеров стороны высушиваемой частицы на каждом шаге методом машинного эксперимента найдены текущие значения коэффициента фазового превращения при условии максимального сближения расчетных и экспериментальных данных. Предлагаемый метод расчета распределения температурных полей и полей влагосодержащий при конвективной сушке свекловичного жома в переменных режимах с использованием трехмерного уравнения теплопроводности показал соответствие расчетных и экспериментальных данных с погрешностью моделирования 8–10 %. Полученные результаты были использованы при разработке двухступенчатого способа сушки свекловичного жома. Предлагаемый метод расчета двухступенчатой сушки свекловичного жома позволил обеспечить максимальное кинетическое соответствие при практической реализации температурных режимов в области допустимых технологических свойств высушиваемого продукта.

Об авторах

А. Н. Остриков
Воронежский государственный университет инженерных технологий
Россия


А. А. Шевцов
Воронежский государственный университет инженерных технологий


А. В. Дранников
Воронежский государственный университет инженерных технологий


А. В. Квасов
Воронежский государственный университет инженерных технологий


Список литературы

1. Шевцов С.А., Остриков А.Н. Техника и технология сушки пищевого растительного сырья. Воронеж: ВГУИТ, 2014. 289 с.

2. Шевцов А.А., Дранников А.В., Лыткина Л.И., Шенцова Е.С. и др. Научно-практические ос-новы энерго- и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья. Воронеж: ВГУИТ, 2015. 268 с.

3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Спра-вочник по математике. М.: Наука, 1986. 544 с.

4. Малахов Н.Н., Горбачев Н.Б., Меркушев С.И., Галаган Т. В. Математическая модель кон-вективной сушки овощей // Известия вузов. Пище-вая технология. 2002. № 5–6. С. 81–81.

5. Алексанян И.Ю. Развитие научных основ процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения: дисс. докт. техн. наук: 05.18.12. Астрахань, 2001. 266 с.

6. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. М.: Агропромиздат, 1990. 287 с.

7. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энер-гия, 1978. 479 с.

8. Шевцов А. А., Дранников А. В., Ткач В. В., Сердюкова Н. А. Резервы энергоэффективности конвективной сушки дисперсных материалов при переменных режимах // Вестник ВГУИТ. 2017. № 2. С. 17 – 23.

9. Дранников А. В., Костина Е. В., Деркано-сова А. А., Бородовицын А. М. Управление процес-сом сушки высоковлажных дисперсных материа-лов при пониженном давлении сушильного агента // Авто-матизация. Современные технологии. 2017. № 6. С. 248 – 253.

10. Дранников А. В., Костина Е. В., Бородо-вицын А. М., Полухин М. В. и др. Кинетика влаго-удаления и определение продолжительности про-цесса сушки

11. высоковлажных дисперсных материалов // Изве-стия вузов. Пищевая технология. 2017. № 2-3. С. 78 – 82.

12. Shevtsov A.A., Drannikov A.V., Derkanosova A.A., Borodovicyn A.M. et al. Preparation and application of fodder vitamin additive choline chloride B4 on the basis of dried beet pulp in premix composition // International Journal of Pharmaceutical Research & Allied Sciences. 2017. № 6(1). P. 217-226.

13. Shevtsov A., Drannikov A., Derkanosova A., Korotaeva A. et al. Study of the basic modes of drying of high-moisture disperse materials of vegetable origin // The 1st International Academic Conference «Science and Education in Australia, America and Eurasuia: Fundamental and Applied Science». Austral-ia, Melbourne. 2014. P. 173-176.

14. Zhu A., Shen X. The model and mass transfer characteristics of convection drying of peach slices // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 72. P. 345-351.

15. Nachaisin M., Jamradloedluk J., Niamnuy C. Application of Combined Far‐Infrared Radiation and Air Convection for Drying of Instant Germinated Brown Rice // Journal of Food Process Engineering. 2016. V. 39. №. 3. P. 306-318.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Остриков А.Н., Шевцов А.А., Дранников А.В., Квасов А.В. Распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018;80(1):11-19. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-11-19

For citation: Ostrikov A.N., Shevtsov A.A., Drannikov A.V., Kvasov A.V. Distribution of temperature and moisture content fields in a rectangular beet pulp particle during convection drying. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(1):11-19. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-11-19

Просмотров: 199

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)