Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Аналітичне дослідження сушки щільного шару сипких матеріалів у мікрохвильовому полі

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

І.Л. Бошкова
http://orcid.org/0000-0001-5989-9223
Н.В. Волгушева
http://orcid.org/0000-0002-9984-6502
К.О. Капауз
А.І. Фелонюк
http://orcid.org/0000-0002-0219-4019
О.С. Бондаренко
https://orcid.org/0000-0002-0111-0768

Анотація

Аналітично досліджується нагрівання щільного шару сипких (гранульованих) матеріалів у мікро­хвильовому полі. Представлено математичну модель процесу сушіння у вигляді диференціальних рівнянь переносу стосовно необмеженої пластини. Модель враховує ослаблення впливу внутрішніх джерел у процесі сушіння за рахунок зміни діелектричних характеристик вологого матеріалу. Враховується, що втрата вологи у матеріалі підпорядковується експоненційному закону. Розглянуто фізичний сенс складових рівнянь перенесення теплоти та маси. Описано процедуру отримання розрахункових залежностей для визначення середньої температури та вмісту вологості шару за граничних умов третього роду (тепловіддача на границі). Отримані залежності дають можливість розраховувати значення вмісту вологи і температури матеріалу при мікрохвильовому нагріванні. Проведена апробація математичної моделі сушіння щільного шару сипкого матеріалу при різних значеннях коефіцієнта тепловіддачі і питомої потужності мікрохвильового поля. Наведено результати зіставлення розрахункових даних з результатами експериментів, які демонструють зміну температури та вмісту вологи в часі. Показано, що розрахункові та експериментальні дані задовільно сходяться. Зазначається, що експериментальні криві свідчать про наявність автоколивального процесу зміни температури при сушінні, що пояснюється дифузійним опором матеріалу виходу вологи. Сумісність експериментальних та розрахункових результатів свідчить про відповідність математичної моделі реальним процесам перенесення теплоти та вологи при нагріванні шару матеріалу в мікрохвильовому полі. Апробація аналітичних залежностей для середньої температури шару та вологовмісту дозволяє стверджувати, що їх можна реко­мендувати для оцінки технологічних параметрів процесів перенесення теплоти та вологи при нагріванні шару матеріалу в мікрохвильовому полі

Ключові слова:
Мікрохвильове нагрівання, Математична модель, Коефіцієнт тепловіддачі, Внутрішні джерела теплоти, Коефіцієнт ослаблення, Апробація, Температура, Вміст вологи

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Бошкова, І., Волгушева, Н., Капауз, К., Фелонюк, А., & Бондаренко, О. (2022). Аналітичне дослідження сушки щільного шару сипких матеріалів у мікрохвильовому полі. Refrigeration Engineering and Technology, 58(2), 98-105. https://doi.org/10.15673/ret.v58i2.2379
Розділ
ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ТА МОДЕЛЮВАННЯ

Посилання

1. Huang, H., Ito, S., Watanabe, F., Hasatani, M., Kobayashi, N. (2011) Microwave Irradiation Effect in Water-vapor Desorption from Zeolites. Part of the book: Microwave Heating, 335-350.
2. Kalganov, D. A., Bychkov, I. V., Anzulevich, A. P., Fediy, A. A., Peng, Dzh., Lupitskaya, Yu. A. (2019) Microwave heating of composite materials based on iron oxides. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya, 83, 12, 1718-1721.
3. Solonenko, L. I. , Repiakh, S. I. , Uzlov, K. I. , Mamuzich, I., Kimstach, T. V., Bilyi, O.P. (2021) Kinetics of quartz sand and its mixtures drying by microwave radiation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 1, 68-77.
4. Francisc-Ioan Hathazi (2019) The Use of Microwave Drying Process to the Granular Materials. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 10, 11, С. 23-28.
5. Kaasová, J., Hubáčková, B., Kadlec, P., Příhoda, J., Bubník, Z. (2002) Chemical and Biochemical Changes during Microwave Treatment of Wheat. Czech Journal of Food Sciences, 20, 2, 74-78.
6. Srikiatden, J., Roberts, J. S. (2007) Moisture transfer in solid food materials: A Review of mechanisms, models, and measurements. International Journal of Food Properties, 10, 739-777.
7. Burdo, O., Bezbakh, I., Shyshov, S., Zykov, A., Yarovyi, I., Gavrilov, A. (2019) Research of wheat drying in a microwave and combined filter-microwave dryer. Food Science and Technology. «EUREKA: Life Sciences», 5, 70-79.
8. Vasilyev, A. A., Vasilyev, A. N., Budnikov, D., Bolshev, V., Jasinski, M., Leonowicz, Z., Gono, R., Jasins, L. (2021) Effect of Dynamic Bridging on Homogeneous Grain Movement in a Microwave Processing Zone. Agronomy, 11, 2014, 2-16.
9. Malin, N.I.; Kanatnikov, Y.A. (2016) Energy and resource saving when drying grain. In Actual Problems of the Agro-Industrial Complex Energy; Saratov State Agrarian University, 124-131.
10. Vicaș (Coman) Simina (2012) Experimental data on microwave dried corn seeds. Annals of the University of Oradea, Environmental Protection Fascicula, XIX, 217-222.
11. Hemis, M., Choudhary, R., Dennis, G. Watson, A. (2012) Coupled mathematical model for simultaneous microwave and convective drying of wheat seeds. Biosystems Engineering, 112, 3, 202-209.
12. Lykov, A. V. (1967) Theory of heat conduction. M.: Higher School Publishing House, 559.
13. Alibas, I. (2014) Mathematical modeling of microwave dried celery leaves and determination of the effective moisture diffusivities and activation energy. Food Science and Technology, 34(2), 394-401.
14. Boshkova, I., Volgusheva, N., Titlov, A., Titar, S., Boshkov, L. (2019) Assessment of efficiency of drying grain materials using microwave heating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1/8 (97), 78-85.
15. Roland, W.L., Seetharamu, K.M. (1995) Heat and mass transfer in food processing. IMA Journal of Mathematics Applied in Business and Industry, 5, 303-324.