На сегодня вопросы энергосбережения являются актуальными. Сушка материалов в различных отраслях промышленности топливно-энергетического комплекса относится к числу энергоемких технологий. Обзор литературы показал, что предлагаемые мероприятия по повышению эффективности работы сушильных установок, в основном, носят технологический характер. Для усовершенствования работы сушильных установок предлагается подход, основанный на применении регрессионных методов и алгоритмов управления на их основе. Актуальным является применение эксергетического баланса. Так как расчет эксергетического баланса является сложным и трудоемким, то предлагается на его основе построить упрощенную модель. Для получения математического описания сушильной установки использованы модели, построенные на уравнениях баланса массы и эксергии. Приведена схема распылительной сушильной установки замкнутого типа. Составлена модель сушильной установки на основе эксергетического баланса. Получены результаты расчета эксергии топливного газа, термомеханической эксергии продуктов горения, а также эксергии на испарение влаги. Предложена методика, состоящая из последовательности шагов: расчет материального и теплового балансов, расчет эксергетического баланса, формирование обучающей выборки на основе балансовой модели, построение упрощенной регрессионной зависимости между входными и выходными параметрами, оптимизация с учетом ограничений на показатели качества, разработка алгоритмов управления сушильной установкой. Выбраны методы, необходимые для выполнения шагов методики. Для вывода регрессионной зависимости предложено применение ротатабельного центрального композиционного плана. Предложен критерий оптимизации – эксергетический КПД газовой топки и сушильной камеры. Получена регрессионная зависимость эксергетического КПД сушильной камеры от температуры сушильного агента на входе, влажности поступающей суспензии и расхода топливного газа. Значение коэффициента детерминации составляет 0,96, что свидетельствует об адекватности полученной модели исходным данным. Приведена структурная схема управления сушильной установкой с учетом выбранных управляющих и возмущающих параметров. Предложенная методика может применяться для определения оптимальных параметров управления сушильной установкой. Дальнейшие исследования могут быть направлены на детализацию и программную реализацию данной методики.

1. Сажин Б.С., Булеков А.П. Эксергетический метод в химической технологии. М.: Химия, 1992. 204 с.

2. Луканин П.В., Казаков В.Г., Самойлов В.Н. Эксергетический анализ сушильной части бумагоделательной машины // Промышленная энергетика. 2011. № 1. С. 35–38.

3. Rudobashta S.P., Zueva G.A., Babicheva E.L. Кинетический расчет сушилки периодического действия с псевдоожиженным слоем // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2024. Т. 67. № 6. С. 109–118. doi: 10.6060/ivkkt.20246706.7065

4. Silva S.R., da Costa Jr E.F., Sarrouh B., da Costa A.O.S. Exergetic analysis and optimization of process variables in xylitol production: Maximizing efficiency and sustainability in biotechnological processes // Bioresource Technology. 2024. V. 391. P. 129910. doi: 10.1016/j.biortech.2023.129910

5. Пахомов А.Н., Гатапова Н.Ц., Пахомова Ю.В. Использование алгоритма выделения слоев в расчете кинетики сушки дисперсных продуктов на подложках // Вестник Тамбовского ГТУ. 2022. Т. 28. № 2. С. 260–268.

6. Тугашова Л.Г., Затонский А.В. Снижение энергетических затрат при управлении установкой ректификации нефти // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2020. Т. 20. № 1. С. 120–132.

7. Тугашова Л.Г. Оптимизация процесса ректификации нефти по критерию отбора светлых нефтепродуктов // Автоматизация. Современные технологии. 2022. Т. 76. № 8. С. 347–352.

8. Мосюрова А.В., Меньшутина Н.В. Последние достижения в области распылительной сушки // Вестник ВГУИТ. 2025. Т. 87. № 3. С. 207–216. doi: 10.20914/2310-1202-2025-3-207-216

9. Максименко Ю.А., Неваленная А.А., Пшеничная Н.Э., Теличкин Р.С. Инновационные решения для совершенствования конструкции распылительной сушильной установки // Современная наука и инновации. 2020. № 2. С. 61–65. doi: 10.33236/2307-910X-2020-2-30-57-60

10. Samborska K., Poozesh S., Barańska A. et al. Innovations in spray drying process for food and pharma industries // Journal of Food Engineering. 2022. V. 321. P. 110960. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2022.110960

11. Lei Z., O'Neill T., Langrish T. The Application of Pinch Technology to a Novel Closed-Loop Spray Drying System with a Condenser and Reheater // Entropy. 2024. V. 26. № 9. P. 809. doi: 10.3390/e26090809

12. Patel S.K., Gupta A.K., Bade M.H. Primary energy and exergy analysis of a spray dryer for the application of industrial effluents: a case study // Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2022. V. 39. № 1. P. 251–272. doi: 10.1007/s43153-021-00197-0

13. Zeng Z., Li B., Han C. et al. An Exergoeconomic Analysis of a Gas-Type Industrial Drying System of Black Tea // Entropy. 2022. V. 24. № 5. P. 655. doi: 10.3390/e24050655

14. Johnson P.W., Langrish T.A.G. Interpreting Exergy Analysis as Applied to Spray Drying Systems // International Journal of Exergy. 2020. V. 31. № 2. P. 120–149. doi: 10.1504/IJEX.2020.105479

15. Lei Z., Langrish T. Energy and exergy analysis for a laboratory-scale closed-loop spray drying system: Experiments and simulations // Drying Technology. 2024. V. 43. № 1–2. P. 228–247. doi: 10.1080/07373937.2024.2387840

16. Poozesh S., Karam M., Akafuah N., Wang Y. Integrating a model predictive control into a spray dryer simulator for a closed-loop control strategy // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021. V. 170. P. 121010. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121010

17. Роднищев С.В., Дмитриев Д.В., Бакин И.А. и др. Оптимизация режимов сушки семян киноа в барабанной сушилке с канальной насадкой // Вестник ВГУИТ. 2025. Т. 87. № 2. С. 95–105. doi: 10.20914/2310-1202-2025-2-95-105

18. Шевцов А.А., Ткач В.В. Вычислительный эксперимент в создании системы виртуального проектирования барабанных сушилок с тепловым насосом // Вестник ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 3. С. 15–23. doi: 10.20914/2310-1202-2024-3-15-23

19. Гришко Б.М., Трубаев П.А. Практикум по расчету горения топлива: учебное пособие. Вологда; М.: Инфра Инженерия, 2023. 140 с.

20. Эрдман С.В. Техническая термодинамика и теплотехника: учебное пособие. Томск: ТПУ, 2006. 87 с.

21. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984. 80 с.

22. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс / пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. 128 с.