Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/58641
Title: Электромагнитная сушка влажных материалов с малой глубиной проникновения СВЧ-излучения в условиях теплосброса радиацией и конвекцией. III. Стадия падающей скорости сушки
Other Titles: Electromagnetic drying of wet materials with a small depth of penetration of microwave radiation in the conditions of heat removal by radiation and convection. III. Stage of falling drying rate
Authors: Саломатов, Владимир Васильевич
Карелин, Вадим Александрович
Саломатов, Василий Владимирович
Salomatov, Vladimir Vasilievich
Karelin, Vadim Alexandrovich
Salomatov, Vasily Vladimirovich
Keywords: СВЧ-измерения; электромагнитная сушка; капиллярно-пористые материалы; теплоизлучение; конвекция; тепловлагоперенос; влажные материалы; сушка; теплосброс; радиация; скорость; microwave radiation; electromagnetic drying; capillary-porous array; heat radiation; convection; A. V. Lykov heat-moisture transfer equation; stage of falling drying speed
Issue Date: 2020
Publisher: Томский политехнический университет
Citation: Саломатов В. В. Электромагнитная сушка влажных материалов с малой глубиной проникновения СВЧ-излучения в условиях теплосброса радиацией и конвекцией. III. Стадия падающей скорости сушки / В. В. Саломатов, В. А. Карелин, В. В. Саломатов // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331, № 4. — [С. 139-147].
Abstract: Актуальность исследования продиктована необходимостью разработки математических моделей СВЧ-нагрева и МВ-сушки влажных материалов для получения технологически оптимальных и экономически выгодных режимов. Настоящая публикация является продолжением статей тех же авторов в "Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов", в которой с помощью математического моделирования подробно был изучен процесс на первой и второй стадиях сушки - стадии прогрева, когда теплообмен между поверхностью влажного тела и окружающей средой осуществляется за счет радиации и конвекции, а СВЧ-энергия поглощается поверхностным слоем из-за малой ее глубины проникновения, а также стадии постоянной скорости сушки. Построены асимптотические решения этой нелинейной задачи для малых и больших значений безразмерного времени, востребованные инженерной практикой, как для параметрического анализа, так и для проведения оперативных расчетов. Подход, связанный с рассмотрением третьей стадии - стадии падающей скорости сушки, основан на установлении базового уравнения сушки, которое обеспечивает взаимосвязь между теплообменом и влагообменом с помощью критерия Ребиндера. Цель: постановка задачи третьего этапа СВЧ-сушки влажного материала - этапа падающей скорости сушки - и реализация теоретического решения по определению распределения температурного поля по толщине слоя и величины скорости сушки. Объектом исследования является плоский слой влажного материала - уголь, песок, древесина и др. капиллярно-пористые массивы, на которые воздействует СВЧ-излучение. Такие материалы обладают высокой диэлектрической проницаемостью и как следствие весьма эффективно поглощают СВЧ-излучение, которое почти на 100 % преобразуется в тепловую энергию. Методы исследования связаны с математическим моделированием, в основе которых лежат уравнения электродинамики Максвелла и тепловлагопереноса А. В. Лыкова. В данной статье при оценке параметров тепловлагопереноса учет теплообмена ведется более детально, нежели массообмена. Также одной из особенностей данной задачи электромагнитной сушки является рассмотрение материалов с малой глубиной поглощения, в силу чего в системе уравнений для нагрева источниковый член находится в граничном условии. В результате исследований были определены температура и влагосодержание подсушиваемого тела в режиме падающей скорости сушки, получены расчетные соотношения аналитического характера для малых и больших параметров времени.
The relevance of the research is dictated by the need to develop mathematical models of microwave heating and MV-drying of wet materials to obtain technologically optimal and cost-effective modes. This publication is a continuation of the articles of the same authors in The Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, in which using the mathematical modeling, the authors have studied in details the process at the first and second stages of drying - the heating stage, when heat exchange between the surface of a wet body and the environment occurs due to radiation and convection, and microwave energy is absorbed by the surface layer owing to its small penetration depth, as well as the stage of constant drying rate. The authors constructed the asymptotic solutions of this nonlinear problem for small and large values of dimensionless time, which are demanded by engineering practice, both for parametric analysis and for performing operational calculations. The approach associated with the consideration of the third stage - the stage of the falling drying rate, is based on determination of the basic drying equation, which provides the relationship between heat transfer and moisture exchange using the Rebinder criterion. The aim of the research is to state the problem of the third stage of microwave drying of a wet material - the stage of a falling drying rate, and to implement a theoretical solution to determine temperature field distribution over the layer thickness and the drying rate. The object of the research is a flat layer of wet material - coal, sand, wood, etc. capillary-porous arrays, which are affected by microwave radiation. Such materials have a high dielectric constant and, as a result, very effectively absorb microwave radiation, which is almost 100 % converted to thermal energy. The research methods are associated with mathematical modeling, which are based on the equations of Maxwell's electrodynamics and heat and moisture transfer by A. V. Lykov. In this article, when assessing the parameters of heat and moisture transfer, heat transfer accounting is conducted in more details than mass transfer. One of the features of this problem is the consideration of materials with a small depth of absorption, whereby the source term in the system of equations for heating is in the boundary condition. The temperature and moisture content of the body to be dried were determined in the mode of the falling drying speed, the calculated analytical ratios for small and large parameters of time were obtained.
URI: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/58641
ISSN: 2413-1830
Appears in Collections:Известия ТПУ

Files in This Item:
File SizeFormat 
bulletin_tpu-2020-v331-i4-13.pdf840,98 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.