Кинетика влагообмена в процессе конвективной сушки тонких плоских влажных материалов

Исследована кинетика конвективной сушки тонких влажных теплоизоляционных материалов на основе относительных скорости сушки и влагосодержаний. Обработкой опытных данных по сушке различных влажных материалов установлено, что относительная скорость процесса связана с относительными влагосодержаниями, представляющими собой отношения значения текущего влагосодержания к его критическому и начальному значениям. На основе функциональной зависимости относительной скорости сушки от относительных влагосодержаний обработкой экспериментальных данных по сушке керамики, войлока, асбеста получены уравнения для расчета длительности сушки. Представлена зависимость относительной скорости сушки от отношения текущего влагосодержания к критическому. Даны зональные методы расчета длительности процесса, основанные на кривой скорости сушки. Разработано выражение для определения коэффициента сушки. На основе анализа опытных данных по сушке пористой керамики, листового асбеста, шерстяного войлока построены графики зависимости относительной скорости сушки от отношения текущего влагосодержания к начальному. Показаны зависимости для определения критического влагосодержания материала. Рассмотренный метод обработки опытных данных позволяет получить все основные уравнения для расчета кинетики процесса сушки. Дан вариант оценки длительности процесса по одному эксперименту с малым промежутком времени. Выполнено сравнение расчетных величин по уравнениям с экспериментом. Разброс расчетных значений находится в области погрешности эксперимента. Формулы для расчета длительности сушки, полученные без построения кривой скорости сушки, позволяют значительно сократить время обработки опытных данных и могут быть применимы к другим материалам.

1. Лыков, А. В. Теория сушки / А. В. Лыков. – М.: Энергия, 1968 – 472 с.

2. Акулич, П. В. Расчеты сушильных и теплообменных установок / П. В. Акулич. – Минск: Беларус. навука, 2010. – 443 с.

3. Рудобашта, С. П. Массоперенос в системах с твердой фазой / С. П. Рудобашта. – М.: Химия, 1980. – 248 с.

4. Сажин, Б. С. Научные основы техники сушки / Б. С. Сажин. – М.: Наука, 1997. – 447 с.

5. Васильев, В. Н. Технология сушки. Основы тепло- и массопереноса / В. Н. Васильев, В. Е. Куцакова, С. В. Фролов. – СПб.: ГИОРД, 2013. – 224 с.

6. Куц, П. С. Некоторые закономерности тепловлагообмена и приближенные методы расчета кинематики процесса сушки влажных материалов / П. С. Куц, А. И. Ольшанский // Инженер.-физ. журн. – 1977. – Т. 32, № 5. – С. 1007–1014.

7. Ольшанский, А. И. Исследование кинетики тепловлагообмена при термической обработке и сушке тонких влажных теплоизоляционных материалов / А. И. Ольшанский, А. Н. Голубев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. – 2023. – Т. 66, № 1. – С. 66–79. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-1-66-79

8. Красников, В. В. Кондуктивная сушка / В. В. Красников. – М.: Энергия, 1973. – 288 с.

9. Филоненко, Г. К. Сушильные установки / Г. К. Филоненко, П. Д. Лебедев. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1952. – 264 с.

10. 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.

11. Игонин, В. Н. Уравнения кинетики влагообмена при сушке / В. Н. Игонин, М. В. Сотников // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф., 7–8 февр. 2017 г. – Ульяновск: УГСХА им. П. А. Столыпина, 2017. – Ч. 1. – С. 119–123.

12. Лыков, А. В. Тепло- и массообмен в процессах сушки / А. В. Лыков. – М.: Госэнергоиздат, 1956. – 462 с.

13. Ольшанский, А. И. Исследование тепло- и массообмена в процессе конвективной термообработки и сушки теплоизоляционных материалов и приближенное уравнение кривой сушки / А. И. Ольшанский, А. Н. Голубев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. – 2023. – Т. 66, № 5. – С. 461–477. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-5-461-477

14. Кавказов, Ю. Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви / Ю. Л. Кавказов. – М.: Легкая индустрия, 1973. – 272 с.

15. Ольшанский, А. И. Некоторые закономерности кинетики сушки пищевых продуктов / А. И. Ольшанский, П. С. Куц // Изв. вузов. Пищевая технология. – 1977. – № 5. – С. 97–101.

16. Ольшанский, А. И. Исследование сушки тонких материалов с использованием обобщенных комплексных переменных / А. И. Ольшанский // Инженер.-физ. журнал. – 2016. – Т. 89, № 4. – С. 884–894.

17. Смирнов, М. С. Уравнение кривой сушки / М. С. Смирнов // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. – 1961. – № 3. – С. 77–82.

18. Ольшанский, А. И. Исследование процесса сушки пористой керамики методом Докучаева–Смирнова / А. И. Ольшанский // Инженер.-физ. журн. – 2013. – Т. 86, № 1. – С. 77–85.

19. Kudra, T. Advanced Drying Technologies / T. Kudra, A. S. Mujumdar. – Taylor & Francis, Inc., Bosa Roca, 2009. – 446 p. https://doi.org/10.1201/97814200738982

20. García del Valle, J. Analytical solution for the coupled heat and mass transfer formulation of one-dimensional drying kinetics / J. García del Valle, J. Sierra Pallares // J. Food Eng. – 2018. – Vol. 230. – P. 99–113. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.02.029

21. Беркман, А. С. Пористая проницаемая керамика / А. С. Беркман, И. Г. Мельникова. – Л.: Стройиздат, 1969. – 142 с.

22. Белопольский, М. С. Изменение структуры коллоидного капиллярно-пористого тела (глины) в процессе сушки / М. С. Белопольский // Инженер.-физ. журн. – 1961. – Т. 4, № 4. – С. 49–61.

23. Франчук, А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов / А. У. Франчук. – М.: НИИ строительной физики, 1969. – 142 с.

24. Блази, В. Справочник проектировщика. Строительная физика / В. Блази. – М.: Техносфера, 2005. – 535 с.

25. Колесников, П. А. Теплозащитные свойства одежды / П. А. Колесников. – М.: Легкая индустрия, 1965. – 345 с.