Распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке

Автор: Остриков А.Н., Шевцов А.А., Дранников А.В., Квасов А.В.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Процессы и аппараты пищевых производств

Статья в выпуске: 1 (75), 2018 года.

Бесплатный доступ

Приведена математическая модель, описывающая распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке. В качестве исходных уравнений были приняты дифференциальные уравнения материального и теплового балансов, в которой перенос теплоты и массы обусловлен фазовыми превращениями. Для решения математической модели разработан алгоритм численного решения нестационарной краевой задачи теплопроводности с переменными тепломассообменными коэффициентами высушиваемого продукта, граничными и начальными условиями, а также фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз. При этом исходная система уравнений приведена к безразмерному виду. Для решения задачи нестационарной теплопроводности использован зональный метод расчета температурных полей при сушке свекловичного жома. Процесс сушки разбивался на некоторые временные интервалы. В пределах каждого интервала геометрическая форма частицы, ее плотность, теплофизические и массообменные характеристики; начальное распределение температуры и влагосодержания по объему частицы, а также плотность массового и теплового потока с испарившейся влагой постоянны. Зональный метод решения задачи нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты был проверен по экспериментальным данным стационарной сушки свекловичного жома с использованием исходных данных. Для реализации зонального метода получены зависимости изменения линейного размера частицы свекловичного жома по пространственной координате х и ее влагосодержания в процессе сушки. При постоянных значениях влагосодержания и размеров стороны высушиваемой частицы на каждом шаге методом машинного эксперимента найдены текущие значения коэффициента фазового превращения при условии максимального сближения расчетных и экспериментальных данных. Предлагаемый метод расчета распределения температурных полей и полей влагосодержащий при конвективной сушке свекловичного жома в переменных режимах с использованием трехмерного уравнения теплопроводности показал соответствие расчетных и экспериментальных данных с погрешностью моделирования 8–10 %. Полученные результаты были использованы при разработке двухступенчатого способа сушки свекловичного жома. Предлагаемый метод расчета двухступенчатой сушки свекловичного жома позволил обеспечить максимальное кинетическое соответствие при практической реализации температурных режимов в области допустимых технологических свойств высушиваемого продукта.

Еще

Короткий адрес: https://readera.ru/140229944

IDR: 140229944   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2018-1-11-19

Список литературы Распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке

  • Шевцов С.А., Остриков А.Н. Техника и технология сушки пищевого растительного сырья. Воронеж: ВГУИТ, 2014. 289 с.
  • Шевцов А.А., Дранников А.В., Лыткина Л.И., Шенцова Е.С. и др. Научно-практические основы энерго-и ресурсосберегающих процессов для получения кормовых добавок из растительного сырья. Воронеж: ВГУИТ, 2015. 268 с.
  • Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Спра-вочник по математике. М.: Наука, 1986. 544 с.
  • Малахов Н.Н., Горбачев Н.Б., Меркушев С.И., Галаган Т. В. Математическая модель кон-вективной сушки овощей//Известия вузов. Пище-вая технология. 2002. № 5-6. С. 81-81.
  • Алексанян И.Ю. Развитие научных основ процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения: дисс. докт. техн. наук: 05.18.12. Астрахань, 2001. 266 с.
  • Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. М.: Агропромиздат, 1990. 287 с.
  • Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1978. 479 с.
  • Шевцов А. А., Дранников А. В., Ткач В. В., Сердюкова Н. А. Резервы энергоэффективности конвективной сушки дисперсных материалов при переменных режимах//Вестник ВГУИТ. 2017. № 2. С. 17 -23.
  • Дранников А. В., Костина Е. В., Дерканосова А. А., Бородовицын А. М. Управление процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов при пониженном давлении сушильного агента//Автоматизация. Современные технологии. 2017. № 6. С. 248 -253.
  • Дранников А. В., Костина Е. В., Бородовицын А. М., Полухин М. В. и др. Кинетика влагоудаления и определение продолжительности процесса сушки высоковлажных дисперсных материалов//Известия вузов. Пищевая технология. 2017. № 2-3. С. 78 -82.
  • Shevtsov A.A., Drannikov A.V., Derkanosova A.A., Borodovicyn A.M. et al. Preparation and application of fodder vitamin additive choline chloride B4 on the basis of dried beet pulp in premix composition//International Journal of Pharmaceutical Research & Allied Sciences. 2017. № 6(1). P. 217-226.
  • Shevtsov A., Drannikov A., Derkanosova A., Korotaeva A. et al. Study of the basic modes of drying of high-moisture disperse materials of vegetable origin//The 1st International Academic Conference «Science and Education in Australia, America and Eurasuia: Fundamental and Applied Science». Austral-ia, Melbourne. 2014. P. 173-176.
  • Zhu A., Shen X. The model and mass transfer characteristics of convection drying of peach slices//International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 72. P. 345-351.
  • Nachaisin M., Jamradloedluk J., Niamnuy C. Application of Combined Far‐Infrared Radiation and Air Convection for Drying of Instant Germinated Brown Rice//Journal of Food Process Engineering. 2016. V. 39. №. 3. P. 306-318.
Еще
Статья научная