Аналітичне дослідження сушки щільного шару сипких матеріалів у мікрохвильовому полі

Abstract

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

Keywords

• мікрохвильове нагрівання
• математична модель
• коефіцієнт тепловіддачі
• внутрішні джерела теплоти
• коефіцієнт ослаблення
• апробація
• температура
• вміст вологи