МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГЛУБОКОЙ СУШКИ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПОЛИАМИДА ПРИ КОНВЕКТИВНО-ИНФРАКРАСНОМ ЭНЕРГОПОДВОДЕ

  • Stanislav P. Rudobashta Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева
  • Galina A. Zueva Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Victor A. Zaytsev Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: конвективно-инфракрасный нагрев, сушка, диффузия, гранулированные полимеры, конвективный тепло- и массообмен, прерывистое облучение, аналитическое решение

Аннотация

На основе аналитического решения задачи, описывающей процесс сушки тела цилиндрической формы при комбинированном подводе теплоты (непрерывном конвективном и прерывистом инфракрасном), проанализировано влияние температурного режима нагрева тела на продолжительность сушки и затраты электрической энергии, потребляемой инфракрасным излучателем. Динамику прерывистого инфракрасного нагрева цилиндрического тела моделировали на основе аналитического решения задачи, которое учитывает прерывистость облучения с помощью единичной функции Хевисайда и поглощение электромагнитной энергии по экспоненциальному закону, а также конвективный тепло- и массообмен поверхности тела с внешней средой постоянных параметров. Кинетику сушки тела рассчитывали по аналитическому решению задачи диффузии влаги в материале при граничном условии массообмена третьего рода, при условии, что фазовые превращения происходят у поверхности тела. Выполнен анализ внутреннего массопереноса при глубокой сушке гранулированных полимеров, на основе которого обоснован диффузионный механизм переноса влаги внутри материала, в качестве которого был выбран полиамид марки ПA-6 в форме цилиндрического прутка. Анализ показал, что процесс сушки указанного прутка полиамида протекает во внутридиффузионной области, характеризующимся тем условием, что влагосодержание прутка у его поверхности сразу после начала процесса принимает равновесное значение, которое рассчитывалось в ходе выполнения анализа температурного режима сушки. Проведено численное моделирование взаимосвязанного процесса сушки и нагрева цилиндрического прутка полиамида из полиамида ПA-6 в условиях комбинированного конвективно-инфракрасного энергоподвода, на основе которого сделаны выводы о выборе температурного режима процесса.

Литература

Ratti C., Mujumdar A.S. Infrared drying. In: Handbook of Industrial Drying. Ed. by A.S. Mujumdar. Boca Raton, FL: RC/Taylor & Francis. 2007. 1280 p.

Bon J., Kudra T. Enthalpy-driven optimization of intermittent drying. Drying Technol. 2007. V. 25. N 4. P. 523-532. DOI: 10.1080/07373930701226880.

Vaquiro H.A., Clemente G., Garcia-Perez J.V., Mulet A., Bon J. Enthalpy-driven optimization of intermittent drying of Mangifera indica L. Chem. Eng. Res. Design. 2009. V. 87. N 7. P. 885–898. DOI: 10.1016/j.cherd.2008.12.002.

Soysal Y., Arslan M., Keskin M. Intermittent microwave-convective air drying of Oregano. Food Sci. Tech-nol. Internat. 2009. V. 15. N 4. P. 397–406.

Rudobashta S.P., Grigoriev I.V. Pulsed infrared seeds drying. Promyshl.Teplotekh.. 2011. V. 33. N 8. P. 85-90 (in Russian).

Esturk O. Intermittent and continuous microwave-convective air-drying characteristics of sage (Salvia officinalis) leaves. Food Bioproc. Technol. 2012. V. 5. N 5. P. 1664–1673. DOI: 10.1007/s11947-010-0462-x.

Zhao D., An K., Ding S., Liu L., Xu Z., Wang Z. Twostage intermittent microwave coupled with hot-air drying of carrot slices: Drying kinetics and physical quality. Food Bioproc. Technol. 2014. V. 7. N 8. P. 2308–2318. DOI 10.1007/s11947-014-1274-1.

Kumar C., Karim M.A., Joardder M.U.H. Intermittent drying of food products: A critical review. J. Food Eng. 2014. V. 121. P. 48–57.

Rudobashta S.P., Kartashov E.M., Zuev N.A. Heat and mass transfer in drying in an oscillating electromagnetic field. Theoret. Found. Chem. Eng. 2011. V. 45. N 6. P. 641–647. DOI: 10.1134/S0040579511050344.

Kumar C., Joardder M.U.H., Farrell T.W., Millar G.J., Karim M.A. Mathematical model for intermittent microwave convective drying of food ma trials. Dry. technol. 2016. V. 34. N 8. P. 962–973. DOI: 10.1080/07373937.2015.1087408.

Grinchik N.N., Akulich P.V., Kuts P.S., Adamovich A.L., Kundas S.P. Modeling of nonisothermal heat and moisture transfer in capillary-porous media in periodic microwave heating. J. Eng. Phys. Thermophys. 2007. V. 80. N 1. P. 1-10.

Akulich P.V., Temruk A.V., Akulich A.V. Modeling and experimental investigation of the heat and moisture transfer in the process of microwave-convective drying of vegetable materials. J. Eng. Phys. Thermophys. 2012. V. 85. N 5. P. 1034-1042.

Rudobashta S., Zueva G., Zuev N. Mathematical modeling and numerical simulation of oscillating infrared seeds drying process. Dry. Technol. 2014. V. 32. N 11. P. 1352-1359. DOI: 10.1080/07373937.2014.892508.

Rudobashta S., Zueva G. Drying of seeds through oscillating infrared heating. Dry. Technol. 2016. V. 34. N 5. P. 505-515. DOI: 10.1080/07373937.2015.1060997.

Rudobashta S.P., Zueva G.A., Kartashov E.M. Heat and mass transfer when drying a spherical particle in an oscillating electromagnetic field. Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. N 5. P. 718-729. DOI: 10.1134/S0040579516050365.

Lykov A.V. Thermal Conduction Theory. M.: Vyssh. Shk. 1967. 599 p. (in Russian).

Rudobashta S.P. Mass Transfer in Solid Phase Systems. M.: Khimiya. 1980. 248 p. (in Russian).

Rudobashta S.P., Kartashov E.M. Diffusion in chemical-technological processes. M.: KolossS. 2015. 478 p. (in Russian).

Luikov A.V. Theory of Drying. M.: Energiya.1968. 472 p. (in Russian).

Rudobashta S.P., Zueva G.A., Kartashov Э.M. Heat and mass transfer in the drying of a cylindrical body in an oscillating magnetic field. J. Eng. Phys. Thermophys. 2018. V. 91. N 1. P. 227-236. DOI: 10.1007/s10891-018-1740-0.

Rudobashta S.P., Dmitriev V.M. Kinetics and apparatustechnological arrangement of convective drying of dis-perse polymer materials. J. Eng. Phys. Thermophys. 2005. V. 78. N 3. P. 463-473.

Опубликован
2019-12-08
Как цитировать
Rudobashta, S. P., Zueva, G. A., & Zaytsev, V. A. (2019). МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГЛУБОКОЙ СУШКИ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПОЛИАМИДА ПРИ КОНВЕКТИВНО-ИНФРАКРАСНОМ ЭНЕРГОПОДВОДЕ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 62(12), 94-100. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20196212.6064
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы