Исследование кинетики тепловлагообмена при термической обработке и сушке тонких влажных теплоизоляционных материалов

Проведено исследование кинетики сушки тонких теплоизоляционных плоских материалов. Представлена аппроксимация кривой скорости сушки различными методами. При определении длительности сушки зональными методами использовалось уравнение скорости сушки с коэффициентом сушки. Изложены способы обработки опытных данных зональными методами А. В. Лыкова, В. В. Красникова и методом Б. С. Сажина. Уравнение, полученное обработкой опытных данных по методу Б. С. Сажина для определения длительности процесса сушки, содержит только величину влагосодержания прогрева материала, знать критическое влагосодержание нет необходимости. Приведены зависимости для вычисления коэффициента сушки зональными методами. По результатам эксперимента представлены формулы для установления длительности тепловой обработки теплоизоляционных материалов. Дана зависимость относительной скорости сушки от относительного влагосодержания. Обработка экспериментальных данных обобщенными комплексными переменными создает условия инвариантности, позволяющие переходить от одних переменных к другим, от одной системы координат к другой, что сокращает число экспериментов. Приведены формулы с комплексными переменными для определения длительности сушки материалов. На основании уравнения кинетики сушки А. В. Лыкова и уравнения Г. К. Филоненко для относительной скорости сушки представлены формулы для нахождения плотности тепловых потоков, интенсивности испарения влаги и температуры для периода падающей скорости сушки. Проанализированы решения экспериментальных уравнений. Установлена погрешность, вызываемая обработкой опытных данных. Представлена проверка достоверности полученных эмпирических уравнений и проведено сопоставление расчетных значений основных параметров кинетики сушки с экспериментом.

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

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

3. Акулич, П. В. Расчеты сушильных и теплообменных установок / П. В. Акулич. Минск: Беларус. наука, 2010. 443 с.

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

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

6. Филоненко, Г. К. Сушильные установки / Г. К. Филоненко, П. Д. Лебедев. М. – Л.: Госэнергоиздат, 1952. 263 с.

7. Лыков, А. В. Кинетика теплообмена в процессе сушки влажных материалов / А. В. Лыков, П. С. Куц, А. И. Ольшанский // Инженерно-физический журнал. 1972. Т. 23, № 3. С. 401–406.

8. Ольшанский, А. И. Кинетика тепловлагообмена и метод расчета длительности конвективной сушки натуральной кожи / А. И. Ольшанский, А. Л. Климентьев // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. 2020. Т. 65, № 4. С. 464–475. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-4-464-475.

9. Куц, П. С. Некоторые закономерности тепловлагообмена и приближенные методы расчета кинематики процесса сушки влажных материалов / П. С. Куц, А. И. Ольшанский // Инженерно-физический журнал. 1977. Т. 32, № 5. С. 1007–1014.

10. Ольшанский, А. И. Экспериментальное исследование кинетики сушки тонких плоских влажных материалов методом регулярного режима с использованием обобщенных комплексных переменных / А. И. Ольшанский, А. М. Гусаров // Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90, № 3. С. 700–713.

11. Ольшанский, А. И. Регулярный тепловой режим нагревания влажных плоских капиллярно-пористых материалов в процессе сушки / А. И. Ольшанский, В. И. Ольшанский // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87, № 6. С. 1308–1318.

12. Ольшанский, А. И. Исследование теплообмена в процессе сушки влажных материалов по экспериментальным данным влагообмена с использованием обобщенных комплексных переменных / А. И. Ольшанский // Инженерно-физический журнал. 2014. Т. 87, № 4. С. 887–897.

13. Ольшанский, А. И. Экспериментальные исследования тепловлагообмена в процессе конвективной сушки тонких влажных материалов / А. И. Ольшанский, С. В. Жерносек, А. М. Гусаров // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 6. С. 564–578. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-564-578.

14. Ольшанский, А. И. Исследование теплообмена в процессе сушки методом регулярного режима / А. И. Ольшанский, В. И. Ольшанский // Инженерно-физический журнал. 2012. Т. 85, № 2. С. 385–391.

15. Ольшанский, А. И. Исследование тепломассообмена в процессах тепловой обработки и сушки теплоизоляционных материалов / А. И. Ольшанский, С. В. Жерносек, А. М. Гусаров // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2022. Т. 65, № 2. С. 156–168. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-2-156-168.

16. Лыков, А. В. Теория тепло- и массопереноса / А. В. Лыков, Ю. А. Михайлов. М. – Л.: Госэнергоиздат, 1963. 535 с.