vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2020-65-4-464-475vestift-633Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERКинетика тепловлагообмена и метод расчета длительности конвективной сушки натуральной кожиKinetics of heat and moisture exchange and method for calculating the duration of the convective drying process of natural leatherОльшанскийА. И.AlshanskyA. I.

Ольшанский Анатолий Иосифович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии и оборудования машиностроительного производства

Московский пр., 72, 210035, Витебск

Anatoly I. Alshansky – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Technology and Equipment of Machine-Building Production

72, Moskovsky Ave., 210035, Vitebsk

tiomp@tut.byКлиментьевА. Л.KlimentyevA. L.

Климентьев Андрей Леонидович – старший преподаватель кафедры технологии и оборудования машиностроительного производства

Московский пр., 72, 210035, Витебск

Andrej L. Klimentyev – Senior Lecturer of the Department of Technology and Equipment of MachineBuilding Production

72, Moskovsky Ave., 210035, Vitebsk

klimentyev.vstu@gmail.comВитебский государственный технологический университетVitebsk State Technological University202031122020654464–475Copyright © Ольшанский А.И., Климентьев А.Л., 20202020Ольшанский А.И., Климентьев А.Л.Alshansky A.I., Klimentyev A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/633

Рассмотрены способы обработки экспериментальных данных, основанные на обобщенных переменных процесса сушки, характеризующие наиболее общие закономерности сушки в периоде падающей скорости. Представлен метод обработки опытных данных на основе развернутого уровня кинетики сушки, который позволяет получить все зависимости для расчета основных параметров процесса сушки. Приведены уравнения для определения плотностей тепловых потоков, интенсивности испарения влаги, температуры материала и длительности сушки для периода падающей скорости. Дана зависимость для вычисления числа Ребиндера, устанавливающая связь влагообмена с теплообменом для второго периода сушки. Установлены значения всех коэффициентов в уравнении для теплообменного критерия Нуссельта, необходимые для определения коэффициента теплообмена. Представлены расчеты коэффициента теплообмена для целого ряда режимов сушки натуральных кож. На основе разработанного Б.С. Сажиным метода расчета кинетики сушки установлено уравнение для определения длительности сушки кож, описывающее весь процесс сушки, включая оба периода сушки. Такой метод расчета кинетики сушки содержит минимальное количество коэффициентов, определяемых опытным путем, что сокращает объем работы при обработке данных опытов и количество необходимых экспериментов. Определены основные постоянные в критериальном уравнении теплообмена для определения коэффициента теплообмена. Дана проверка достоверности всех полученных уравнений и сопоставление расчетных и экспериментальных значений по всем параметрам кинетики сушки. Полученные результаты исследования сушки натуральных кож позволяют контролировать технологический процесс, не допуская пересушивания кож, нарушения температурного режима, что приводит к сокращению энергетических затрат на сушку.

Methods for processing experimental data based on generalized variables of the drying process, which characterize the most general patterns of drying in a period of decreasing speed, are considered. A method for processing experimental data based on the expanded level of drying kinetics is presented, which allows obtaining all dependencies for calculating the main parameters of the drying process. Equations are given for determining the densities of heat fluxes, the intensity of moisture evaporation, the temperature of the material, and the duration of drying for the period of falling speed. A dependence is given for calculating the Rebinder number, which establishes a relationship between moisture exchange and heat exchange for the second drying period. The values of all the coefficients in the equation for the Nusselt heat transfer criterion, which are necessary for determining the heat transfer coefficients, have been established. Calculations of the heat transfer coefficient for a number of modes of natural leather drying are presented. On the basis of the method for calculating the drying kinetics developed by B.S. Sazhin, an equation was established to determine the drying time of leather, which describes the entire drying process, including both drying periods. This method of calculating the kinetics of drying contains a minimum number of coefficients determined empirically, which reduces the amount of work at processing these experiments and the number of necessary experiments. The main constants in the criterial heat transfer equation for determining the heat transfer coefficient have been determined. Verification of the reliability of all obtained equations and comparison of the calculated and experimental values for all parameters of the drying kinetics are given. The obtained results of the study of drying natural leathers make it possible to control the technological process, preventing overdrying of the leather, disturbing the temperature regime, which leads to a reduction in energy costs for drying.

натуральная кожаконвективная сушкавлагосодержаниетемпература мокрого термометрачисло Ребиндеракритерий Биодлительность сушкиинтенсивность испаренияnatural leatherconvective dryingmoisture contentwet thermometer temperatureRebinder numberBio criteriondrying timeevaporation rateReferencesКавказов, Ю. Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви / Ю. Л. Кавказов. – М.: Легкая индустрия, 1973. – 272 с.Kavkazov Y. L. Heat and Mass Transfer in the Technology of Leather and Shoes. Moscow, Legkayaindustriya Publ., 1973. 272 p. (in Russian).Лыков, А. В. Теория сушки / А. В. Лыков. – М.: Энергия, 1968. – 590 с.Lykov A. V. Theory of Drying. Moscow, Energiya Publ., 1968. 590 p. (in Russian).Лыков, А. В. Кинетика и динамика процессов сушки и увлажнения / А. В. Лыков. – М.: Гизлегпром, 1938. – 776 с.Lykov A. V. Kinetics and Dynamics of Drying and Moistening Processes. Moscow, Gizlegprom Publ., 1938. 776 p. (in Russian).Ольшанский, А. И. Исследование кинетики конвективной сушки натуральных кож / А. И. Ольшанский, А. Л. Климентьев, В. В. Петренко // Вестн. Витеб. гос. технол. ун-та. – 2018. – № 1 (34). – С. 49–62.Ol’shanskii A. I., Klimentyev A. L., Petrenko V. V. Study of the kinetics of convective drying of natural leathers. Vestnik Vitebskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta = Vestnik of Vitebsk State Technological University, 2018, no. 1 (34), pp. 49–62 (in Russian).Сажин, Б. С. Основы техники сушки / Б. С. Сажин. – М.: Химия, 1984. – 320 с.Sazhin B. S. Basics of Drying Technique. Moscow, Khimiya Publ., 1984. 320 p. (in Russian).Акулич, П. В. Расчеты сушильных и теплообменных установок / П. В. Акулич. – Минск: Белорус. наука, 2010. – 443 с.Akulich P. V. Calculations of Drying and Heat Exchangers. Minsk, Belorusskaya nauka Publ. 443 p. (in Russian).Лыков, А. В. Кинетика теплообмена в процессе сушки влажных материалов / А. В. Лыков, П. С. Куц, А. И. Ольшанский // Инженер.-физ. журн. – 1972. – Т. 23, № 3. – С. 401–406.Lykov A. V., Kuts P. S., Ol’shanskii A. I. Kinetics of heat transfer in the process of drying wet materials. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 1972, vol. 23, no. 3, pp. 401–406.Ольшанский, А. И. Исследование теплообмена в процессе сушки влажных материалов по экспериментальным данным влагообмена / А. И. Ольшанский // Инженер.-физ. журн. – 2014. – Т. 87, № 4. – С. 887–897.Ol’shanskii A. I. The study of heat transfer in the process of drying wet materials on the basis of experimental data of moisture exchange. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2014, vol. 87, no. 4, pp. 917–928. https://doi.org/10.1007/s10891-014-1089-yЛыков, А. В. Теория тепло- и массопереноса / А. В. Лыков, Ю. А. Михайлов. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 535 с.Lykov A. V., Mihajlov Y. A. Heat and Mass Transfer Theory. Moscow, Leningrad, Gosenergoizdat Publ., 535 p. (in Russian).Ольшанский, А. И. Регулярный тепловой режим нагревания влажных плоских капилляропористых материалов в процессе их сушки / А. И. Ольшанский // Инженер.-физ.журн. – 2014. – Т. 87, № 6. – С. 1308–1318.Ol’shanskii A. I. Regular thermal mode of heating of wet flat capillary-porous materials during their drying. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2014, vol. 87, no. 6, pp. 1362–1373. https://doi.org/10.1007/s10891-014-1139-5Ольшанский, А. И. Исследование сушки натуральной кожи методом регулярного режима и обобщенными комплексными переменными / А. И. Ольшанский, А. Л. Климентьев // Вестн. Витеб. гос. технол. ун-та. – 2017. – № 1 (32). – С. 88–98.Ol’shanskii A. I., Klimentyev A. L. The study of the drying of natural leather by the method of regular mode and generalized complex variables. Vestnik Vitebskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta = Vestnik of Vitebsk State Technological University,2017, no. 1 (32), pp. 88–98 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.