автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование процессов гигро- и гидротермической обработки материалов растительного происхождения

Г Б М

л -

АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ТУРКМЕНИСТАНА им. ПРЕЗИДЕНТА ТУРКМЕНИСТАНА АКАДЕМИКА С А. НИЯЗОВА ИНСТИТУТ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

На правах рукописи УДК 631. 563. 2: 06. 093. 2

МУРАДОВ БАТЫР ЖОРАЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИГРО-И ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ¿МАТЕРИАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОГО

ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Специальность: 05.14.0-1—промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АШГАБАТ — 1994 г.

Работа выполнена в Институте солнечной энергии Академии сельскохозяйственных наук Туркменистана им. Президента Туркменистана академика С. А. Ниязова и Туркменском государственном педагогическом институте им. Сейитназара Сейди.

Научный руководитель: академик АНТ и АСХНТ

Байрамов Р. Б.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рыбакова Л. Е. кандидат технических наук Мезилов К. А.

Ведущая организация — Туркменский сельскохозяйственный институт (ш. Ашгабат).

Защита состоится « Л^ » </-£ 1995 г.

в « /</ » часов на заседании Специализированного совета Д.2А.013. по защите диеертации на соискание ученой степени доктора (кандидата) наук при Институте солнечной энергии Академии сельскохозяйственных наук Туркменистана им. Президента Туркменистана академика С. А. Ниязова (744032, Ашгабат—32, м. Бекреве, ИСЭ АСХНТ).

С диссертацией можно ознакомить:« в Центральной научной. Библиотеке АН Туркменистана.

Автореферат разослан « » 1994 г.

Ученый секретарь ^

Специализированного кандидат технических наук /р'

ДО. А. РАХМАНОВ.

- 3 -

0БШ1 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

.'актуальность проблемы, Экономическая независимость Туркменистана сейчас в значительной степени определяется в аграрном сектора. Без этого суверенитет государства не будет прочным.

Наряду с раскареккем площадей, обеспечением их оросительной водой, минеральными удобрениями, специализированной техникой а репе ни» вопросов наращивания производства хлопка-сырца к фуражного зерна важнейшей проблемой остается семеноводство - обеспечение посевов высококачественными семенами.

Прогнозирование урожаев сельскохозяйственных.культур предло-гагзет развитие комплексного подхода к оценке роли и значимости различных факторов среда и их взаимодействия а процессе формирования урожая.

Одним из подходов э решении данной проблем» является предпо-¡евная гвдротеркяческая обработка се;дян, предусматривающая увлаж-гение и последующую сушку сети, а также позволяющая не'только по-жеить урожайность, но и способствующая приобретению растениям ясокой засухоустойчивости.

Для выявления рациональных реагиов гвдрот» ргкч®схой ©¿работяг (ГТО) 1! путей <!в интенсификации необходимо разработать иетода ¡асчет-а кинетики увлажнения, исследуя математяческуя модель про-есса, адекЕзтнуа с достаточном нрабляжекаеи -¿дзкческой сущности роцессов увлажнения семян и сушки.

Целью работы является комплексное теоретическое и зкепершен-альиое исследование процессов гкгро- и гид ро те ры и че с кой обработ-и материалов растительного происхождения, а также разработка ре-шендаций по эффективным энергосберегающим способам нх обработки, ля достижения цели необходимо решить следующее задачи:

• - теоретическое исследование водопоглощеякя хлопковых семян;

~ получение расчетном путем эффективного коэффициента диффу-ии от влагосодерганкя хлопковых семян;

- теоретическое обоснование существования обобщенной завися-эсти ввда , позволяющей по одной кинетической- кривой аяаянения (сушки) и зависимости скорости кинетики процесса от па-зметров режима рассчитать продолжительность процесса гигро- игвд-этермической обработки материалов ;

- установление гигроскопического влагободержания зерна пш'ени-I от температура;

- разработка инженерной методики рзечета, поз валящая графк-зскод способом определить«скорость сушки и увлажнения ГТО кате-гаяов;

_ 4 - ' *

- разработка катекзткчсских моделей контактно-конвективных сукклок для ояредояинкя продолкительяости сушки при переменных ре жимах'г

- разработка различных вариантов ооянечккх воздухонагрова-•гелей ;

- исследование аналитическим и графическим сдособагдк оптимизации работы гелиовоздухонагренательной установки ;

- исследование проблемы адекватного переноса результатов вычислительного эксперимента на опытно-промншяенные образцы гелио-воздухонагревателей;

. - разработка и создание принципиально новых вариантов конструкций комбинированной контактно-конвективной сушильной установки, обеспечивающей высокую эффективность сушки различных се^ян ; - .

- разработка рекомендаций во эффективным энергосберегащим способам обработки сельскохозяйственных продуктов на основе результатов расчетных исследований и эксплуатационных испытаний созданных суншльнух установок.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- обоснованно существование обобщенной зависимости вида N.•1* {(&) п оз воля оде й по одной кинетической кривой увлажнения {сушки) и зависимости скорости кинетики процесса от параметров режима раечнтать продолжительность процесса ГТО материалов ;.

- расчетным путем установлены эффективные коэффициенты диффузия . от ьяагосодержанкя материала и гигроскопического вяагосодер нания от; температур«;

- ире.пдохена инженерная методика расчета, позволяющая графическим способом определить скорость увлажнения и сушки ГТО кате -риалов;

- разработаны математические иодели контактно-конвективных сушилок для определения продолжительное?и сушки при переменных режимах ;

- разработаны различные варианты солнечных воздухонагревателей, проведена юс оптимизация аналитическим и графическим спосо -бамн; -

- разработаны и созданы принципиально ковке варианты конст -рутецни комбинированной контактно-конвективной супшьной установи обеспечивающей'высокую эффективность сушки различных семян.

Шгактическая ценность работы. Полученные обобщения кривойки «етики' увлажнения материалов можно применять как в инженерных рас четах при проектировании увлажнителя, так и в научно-кссяедовате льской работе.

- 5 -

Результату ко:.'.плексних исследований кинетики процессов увл£ нения и сушки хлопковых семян используется на КЭЗе га.Чардяев при реконструкции, проектировании и изготовлении промышленных образ цоз и гелкосушильной установке для сукаси до определенней рлйякос-ти хлопковых cet/ян.

Результаты'теоретических и расчетных исследований кинетики увлакнения материалов используются в Яебалском производственном объединении сельского хозяйства Туркмансельхозпрода для определения соротовой разновидности хлопковых семян.

IIa защиту вносятся:

- результаты экспериментальных исследований кинетики увлажнения и сушки материалов растительного происхождения в раз них рейках ;

- инженерная методика расчета кинетики увлажнения и сушки материалов ; •

- новая конструкция контактно-конвективной сушильной установки, обеспечивающей высокую эффективность сушки различных семян ;

- математическую модель контактно-конвективной сушилки для определения продолжительности увлажнения и -сушки при переменных режимах ;

- теоретическое обоснование существования обобщенной зависимости вида Ht»i((ji) .позволяющей по одной кинетической кривой увлажнения и сушки и зависимости скорости кинетики процесса от параметров режима, рассчитать продолжительность процесса ГТО материалов.

.Апробация работы. Основные поло&екия диссертационной работы доложены на 1-ой областной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Перестройка и актуальные вопросы современной науки1* (гЛардаоу, 1989 г.); ежегодных научных конференцияхпрофессорско-преподавательского состава Ш1К им.С.СоЗди (га.Чардаев, 1331-1334 гг.); на научном семинаре ИСЗ ACSIiT (ш.Ашгабат,1334 г.).

Публикации. Опубликовано 7 работ по теме диссертации.-Структура и объем работы. Диссертация-состоит из введения,четырех глав, выводов, списка использованной литература и приложений. Работа изложена на 128 страницах маеинописного текста я вкяачает 4 габлицн, 25 рисунков и приложений.

Зо введения обосновывается актуальность работк, цель и задачи «¡следования, научная новизна к" практическая ценность работы.

В соэвой главе диссертации приводится анализ современного сос-юяния вопроса гигро- и гчдротерняческой обработки материалов рас-гя-ельного происхоаденая, метода расчета кинетики увлажнения исугокк, боснованке объекта исследования и постановка задач.

- 6 -

Во второй главе приведено математическое описание водопоглс-щения хлопковых сеь-ян, исследование кинетики набухания материалов, построение кривых увлажнения и сушки методом графического диффе -рещированкя, расчет гигроскопического влагосодержания зерна, а так же расчет продолжительности увлажнения и сушки от температуры.

Изучение кинетики увлажнения капиллярно-пористых коллоидных материалов в чистом виде - задача крайне"сложная, так как наблюдае мое поглощение влаги протекает в два этапа: диффузия вещества к поверхности материала и набухание. Очень часто кинетику наблюдаемого процесса определяют преимущественно диффузионные явления.

Интегральное влагосодержание в семени определяется влагосодер жанием кожуры, паровоздушной прослойки и ядра. Каздый из этих компонентов обладает разними влагопереносными характеристиками.Следовательно, в основу исследования влагоперекоса в хлопковом семени должна быть положена трехслойная схема: кожура, паровоздушная прослойка и ядро. Дня получения количественных результатов возникшая математическая задача может бить упрощена путем введения эффективного коэффициента "Откр диффузии, и в результате решения в сфериче

ских координатах дифференциального уравнения аяагоиереноса имеем: • Щтэф" £п а)

В коллоидных поглотителях могут существовать два режима, внеш неструктурный и внутриструктурный. В первом - скорость переноса влаги определяется переходом ее из объема жидкости к входу в кали ляр, причем внутри капилляра концентрация принимается равновесно! Б условиях внутриструктурного режима скорость переноса влаги оп деляется диффузией внутри капилляра, а в остальных точках систе: концентрация почти одинаковая.

Рассмотрим кинетику увлажнения материалов с соизмеримыми сю ростями внутри- и внешкеструктуряого переноса влаги. Скорость лажнения в стадии внешнеструктурного поглощения влаги можно запи; сать:

• ^ = •

Аналогично, в стадии внутриструктурного поглощения влаги св рость увлажнения можно записать:

Ир ::кккае&: :

'•а основании (4) формулу (3) перегоплеы в следующем зиде:

=К-(ЬТп-ы) (5)

-а и ^ '

Как показал опыт, в'начале процесса кинетики увлажнения материалов растительного происхождения преобладает скорость внешнест -руктурного поглощения влаги, и следовательно, возрастает скорость вйутриструктурного поглощения 'влаги. Однако, чета некогорий промежуток времени устанавливается состояние, при котором скорости эбеих стадий в ¡сравниваются

В'этом случае:

(6)

Определим из последнего уравнения ОГп и, поставив его з урав-1ение (5), получим:-

(7)

Проинтегрируем уравнение (?), получим:

К ^ _ £ С*Г«и>е* " £ У«»«» - у

[ли

. (3)

Откуда вытекает, что

N • «С - "f (W)

const (9)

Таким образом, рззвивая обощеиную модель проф.В.В.Красникова, гучкли зависимость U = -i(К а) в аналитическом виде для процес-увлажненкя капилярно-пористых, коллоидных материалов растктель-о происхождения с ограниченной, дабухаемостьо. Как известно, зависимость (9) широко применяется для обобщен-экспериментаяышх данных по кинетике сушки. Таким образом, ме-обобценной кривой, позволяющей рассчитать продолжительность проса гидротермической обработки по одной кинетической кривой увлаж-ия и сушки и зависимости скорости процесса от параметров режима,'

- о -

является универсальным.

Инженерная методика расчета по определений скоростей увлажнения и сути материалов сводится к следующему: чтобы построить диаграмму М = , вначале надо построить Н - ,а пот о?/ перейти к взду H="?(U) •

В результате графического дифференцирования по известной кривой сушки GM(t) строится кривая скорости сушки , из

которой находится скорость сугпки материала, соответствующая данному влагосодер»ания или времени сушки.

На рис. 1а изображен график uM(t) зависимости влажности материала от времени в масштабах и JA<c . По этому графику можно определить скорость сушки методом графического дифференцирования. Суть этого метода заключается в следующем: в начале проводятся прямые, касательные в графике в точках 1°, 2°, 3°... .

Далее, от начала координат "О" новой диаграммы К-(рис. 16) откладывает- вправо полисное расстояние "t " и находят полос "Р "; из пшпоса "Р" проходят лучи ? Р2",РЗ", направление которых параллельно касательным к кривой дааграьше йГ'^ъ) в точках 1°,2° 3 • • • • I

Лучи пересекают ось ординат, т.е. N в точках Г\2И,3".....|

Чтобы построить диаграмму К1^) из точек Iй, 2", 3"... , проводим горизонтали, которые пересекут вертикали z1|E»,Ei соответ ственно в точках 1°, 2°, 3°; соединив плавной кривой точки 1°, 2°, 3° ... , получим диаграмму . Тепс-рь можно легко перейти к

пост рое нил диаграмм K=,f(w) : для этого на новой диаграмме (рис.1 в ) по оси абсцисс берем влажность материала в том же мае пггабе JA» (рис. Ia), а по оси ординат - скорость сушки N , в тоь ке масштабе J4„ (рис Л б). Соединяя полученные точки, получаем г: фик скорости сушки К от влажности У . Диаграмму скорости увлаж кения по времени ^ (?■) можно построить по тому же методу, П| которому строилась диаграмма NmuH(x) (рис. 16). Однако, дая дк раммы K«*.=,f(t) полюсное расстояние откладывают влево от начала ординат (рис.2а,б,в).

•Расчет гигроскопического влагосодеряания зерна в работе и ставлен обратной зависимостью абсолютной температуры, т.е.:

(jJr '7 = coftst - сх

(1

где а - константа, юти *

Полученное уравнение дает возможность определить гигроскогг

\

û i

t,4

Рас.I Поел-реек zö криаьх скорой»»: сувзги методе графического дифТ»реа;л;ров2п;'л.

Рис.2 Пост роение* кривых скорости увлажнения методом графического дифференцирования.

ческое влагосодержанка зерна при лябоН температуре, если известно $кксироваккоа значение ьяагосодерканкя и температуры, что кме-ет большое практическое значение.

Нами предложен ноьий способ определения продолжительности сушки и увлажнения при переменных режимах.

При произвольной <1.ок.'.е изменения скорости сушки к увлакне -кия во времени ;<:ожко разбить процесс на I - отрезки времени Л , в течение котЬрцх Нсм(Ки»») принимается постоянной.

Разрабатывая вычислительный подход ддя определения продолжительности суажи и увлажнения при переменных режимах, покажем, что наличие начального распределения вяагосодеркания позволяет. принимать два приема: соответствия "абсолютного" и "откосятелънсго"ра-веяства.

I. Метод "абсолютного" соответствия.

.В этом случае текущее нлаг о с оде рка ние рассчитывается за 1-й промежуток времени в следующих зависимостях:

(дГь » 1Ги-1 + (иа-\£1-*) ,

(12)

т.е. из равенства абсоя-этккх величин.

В каждом новом рекиме начальное изменение 'вяагосодеркашя можно найти 'еяедуэдим образом. Перепады ал агосоде ржания до гигро--скопических величин крикут. вид: *

011- 014 ^ игГ- ОГГ <Л-ЫГкв Йа-«Г

ы,-ы* мТ. [■ (13)

Слонин систеиы уравнения, получш:

И, - 1&-(иг-Ыг)

(14)

где Ыг, иГг - начальное к гигроскопическое, влагосодержа^

ние при расчетном и нерасчет.чо-м "(переменном) -режимах, соответст -I ственкэ. Во многих материалах растительного происхождения-.,напряке! в зернах пшеницу, гигроскопическое рлагосодерканве дая разных тец| ператур конто определить по уравнения (Ю). С учетом (10) уравнен| (14) приникает следующий вид: .

-4-)

(15)1

- II -

Таким образом, при отклонении теулературч ягнята на ь.Ь' хэгяо определить расчетам сдос^сй начальное ка-

териаяа; знж № , рассчитать :<0аае,ц0дг«,елэк0 по уравнению (12) текущее здагосодерклние 011.

»йгзется е;;з сдиа путь ^счета . Слок;:з систему уравнений (13) до искомого и-того рдагоссдерхания, получим:

ол= Ш1-(мГ-юГ) (к)

Подставляя значение и*, кз уравнена« (15), полним: '

&Г1 ^ ШГГ - й (^Г - -у-} <17)

2. Метод "относительного) соответствия.

Предложен и еще один путь расчета продолжительности сушки к увлажнения при нерешенном режиме - методе« соответствия относительных величин, разработанных академиком АНТ В.П.Мотулевичем.

В данном случав искомое влагосодержание определяется соотношением:

(18)

Легко доказать, '»о любое тое влЕгосодерканпе можно определить из равенства:

= (тд)

Таким образом, знач. новый токпературный режим кинетики сушки и увлажнения, легко определить, соответстЕенно, искомое влагосодер--жанке материала при гздротермической обработке материала.

Третья глава посвящена теоретическому исследования теплового , режима солнечных коллекторов, применяемых для гигро- и гцдротерми-| ческой обработки материалов.

Предложены канне варианта 'гелиовоздухонагревателей: яапкядяр-I ш-::.< пакетом, трубчатого и пленочного типов, - которые можно использовать" в области гелкосушильной техники.

Рассмотрю.; режим работа плоского коллектора с однослойным прозрачным покрытием. "

Пусть в некотором сечении в направлении радиации солнечное из-генге нагревает поглошаадув зачерненную пластину до температуры

- 12 -

От пластины тепло перекосится путем конвекции к воздуху с температурой Т| и путем излучения к нижней поверхности прозрачного покрытия Тм1 .

Предположим, что 3 и То остаются постоянными в течении некоторого периода времени лЛ , например, одного часа. Предположим также, что для каздого часового интервала, температура поглощающей пластины и покрытие остается постоянными. Тогда из уравнений баланса* энергии покрытия, пластины и воздуха имеем:

(20)

ах (г-с &-с

где

г _ в (¿¿К*с^К+Лои+сиси) (21)

¿»¿Л + «¿»«¿г*

+ (22)

Кинтегрируя последние уровнения в предположении, что коэффициенты теплообмена не зависят от длины коллектора, получим еле -дузоцее распределение температуры (при граничном условии Т«^^ I о )

т^'То^-З-^-^) (23)

Если длина коллектора в направлении потока равна б , то тек-1 •пературу воздуха на выходе из коллектора Т вых ыоано представить в виде:

Уравнение (34) коено решить методом .итерации.

Методика расчета состоит в том, что произвольно задаются средние значения Тча и Т*, и рассчитывается А и В по уравненЛ ям (21) и (22), и наконец, найдем температуру воздуха на выходе коллектора в течении одного часа (например, от 3°° до ГО00 часов| устра). Затем результаты этих расчетов используются дая вычислег новых значений Ту/4 и Т«а . Если из полученных значений к

вблизи к начальным произвольно выбранные» значениям, то процесс] рационных вычислений можно считать законченным.

Задача оптимизепии сводилась к определению оптимального хода воздуха, от которого зависит температура выходящего воздух.1

- 13 - \

из гелиовоздухонагревателя. Согласно предложенной начи методике,\ произвольно зодяатся средни/и значениям Туч и Тчд. и рассчитывается те?/дература воздуха на выходе из гелкОБОЗдухонсгрователвй.

При проектировании гелисвоздухонагревательной установки с максимально заданной температурой ( Т«» ) и интенсивностью теплового потока (^ ) нагреваемого воздуха с температурой окружающей' среды (Т ) возникает выбор величины скорости воздуха (^) гелио-Боздухонагревателя. От нее будет зависеть температура выходящего воздуха из гелиовоздухонагревателя (?2) . так как по тепловому балансу имеем:

При уменышдаа скорости (количества расхода воздуха) будет увеличиваться его- температура на выходе Тз- Но она не может превы -сить величину Тч/а.» даяе при бесконечно большой поверхности нагрева гелковоздухонагревательной установки. Поэтому минимальный расчетный- расход воздуха Об = Ос" при Та=Ту/г.. имеет вид:

G» - тггге' ч - (26)

mir, о

сГ[Ту/г-То)

Как правило, в сучильной технике олткь?альнкй расход воздуха должен соответствовать наим$.*ьшиы расходам по процессу термообработки материала.

S сушильной установке производственный расход определяется уравнением:

^^•^•^cA'b-tofi-r? (2?)

где Ъ - продолжительность работы установки в году, ч. ;

Сц- цена одного'кВт/ч мощности вентилятора, ман-Квт. ; Я - мощность вентилятора,необходимая для перемещения воздуха, КВт. ;

G - массовый расход воздуха, кг/ч ; у - к.п.д. вентилятора ;

ьР - паяное гидравлическое сопротивление канала, П/м'^; р - плотность воздуха, кг/м3.

Расхода по капиталовложениям установки можно определить по ¡ормуле: *

Кг = (Сс' Гс + Сп- ?п) • С = (Сс ♦ Cn)-P: С

(28)

муле:

- 14 -

где г^ Гп - площадь прозрачной поверхности к поверхности ка-

2

грева установки, соответственно, м ; Сс,Сп- цена единицы поверхности верхней и никнейпластины, соответственно, мак/м ; С - годичная норма амортизации. Поверхность нагрева можно рассчитать по уравнению

. (29)

где (р - к.п.д.' гедиовоздухонагревателя определяется пофор-

у - а- 6 - ("1г-10) В результате получим:

Суммируя эти расходы К| к К^, получим:

К 'С-См'Чг-^Р , (Сс+СпУСчу

(30)

(31)

Определение производной н уравнивание результата к нуле дает уравнение 1

С« • |р- ^ - Ь-(и~и)г- (Се4Сп) • с - Ъ -С» чР-З-^-Ь -(и-ъ0)Зг = о После несложного алгебраического преобразования, получим: \г

(32)

где А = С|(Сс+С„)-р-»?-в-г-Сж-3-6г-4.Р

В = а-а-б-и -Си-з -Р

С = ЪС*-3-агр$

Решением последнего уравнения (32) мокно найти оптимальную температуру уходящего воздуха кз гелиовоздухонагревателя:

1г= Ьо+

Ь+ММ-А-С

(331

г-А.

Таким образом, располагая оптимальным значением, нетрудно!

- 15 -

ределить оптимальный расход или оптимальную скорость воздуха.

Подобием способом можно найти и другие; опткмуын, и&пример,оптимальную длину гелиовоздухонзгревателя, расстояние мааду поглощающей и прозрачной пластинами, иди сечение потока воздуха и,наконец площадь лучевоспринамакжей поверхности установки.

Возможно также и графическое решение:

Графически «етодоа можно определить оптимальный поток воадуха (& ) в гелиовоздухонагревателе по зависимостям (25), так как • В координатах К - в , по пересечению двух кривых = , сразу определяется оптимальный поток 0= .

Четвертая глава диссертации содер-^тт результата экспериментальных исследований процесса гигро- и гидрстермической обработка седан хлопчатника и зерна пшеницы.

Существенным недостатком тепловой обработки материала в неподвижном слое является неравномерность его сушки по толщине слоя,так как процесс сушки протекает по зонам.

При достижении кондиционной влажности в последней зоне,на выходе воздуха из слоев, з первой зоне, где воздух -непосредственно входит в зерновой слой {слой хлопковых семян), семена оказываются пересуленными.

В целях повышения технологической эффективности сушки хлопковых семян и зерна в неподвижном слое нами рекомендуется оригинальная схема комбинированной контактно-конвективной солнечной сушкль-юй установки (рис.3).

Устройство и принцип работы установки следуквдй: установка со-:тоит из двух контуров-контактного и конвективного прогрева высуши-¡аемсго материала с последующим отбором влаги из сушильной камеры.

В первом контуре вода нагревается в фокяине (I) и естественным б раз ом циркулируете« через теалоаккумулятор (11), где свое тепло тдает водяному аккумулятору. Имеющаяся нагретая вода в баке-акку-уляторе циркулируется с помощью насоса (10) через теплообменник 3), где з свою очередь тепло передается контактным способом высу-

1ваемому материалу.

Во втором контуре наружный воздух предварительно нагревается пространстве между зеркальными поверхностями (2) концентратора оклина), а затем подается в гелиовоздухонагревзтель плоского ти-(5), где он дополнительно нагревается и подается с помощью вен-лятора (6) в сушильную камеру (7).

Таким образом, предполагаемая комбинированная сушильная уставка обладает высокой экономичностью за счет использования кон-нтрата солнечной энергии в фоклине, т.е. накопление тепла возду-

bOSüVX

Риа.-З.Конвективно-кондуктквяая сушильная установка.

I

- 17 ~

з, используемого для циркуляции через пространство концентратора целях предупреждения его разрушения к использования в дальней-¿м, накопленного тепла в аккумуляторе для суши материала.

Эксперимента проводились на лабораторном стенде: нагретая воз пропускается через трубы теплообменника. Помеченный в суниль-Гй камеру материал, соприкасаясь с наружной поверхностью трубы, эгревается, а испаряющаяся алага поглощается атуосфарним воэду-ш. Пра этом через материал продувается нагретый воздух и кктен-тно удаляется влага над материалом. Такой способ будет комбини->вз:шнй, т.е. яонвективно-кондуктивный способ сушки.

Обработка опытных даннух показала (рис.4), чго с увеличением цельной нагрузки (или толщины слоя) скорость, сушки сильно уменьшатся, с увеличением температуры с 60°С до ?5°С внутри сушильной змерн скорость сушки значительно увеличивается, особенно в нача-з процесса. Однако, с повышением температуры влагосодеряание теп-эносителя воздуха возрастает.

При технических назначениях хлопковых семян или зерен темпе-атура теплоносителя может быть завышена на 7-Ю°С. Это позволило звнскть производительность сушилка на 25-402 снизить термообра-этки на 20-25$.

Как показали опыты, распространение интенсивности тешератур-эго поля зерок с несколько раз больше, чем поля влажности, т.е. ipaa прогреваются быстрее, а влага перемешивается весьма медлен -э.

Теоретическое и экспериментальное исследование показало, что оэф^ициент диффузии влаги в коллоидных материалах (¡на примере зе-эн пшеницы и хлопковых.семян) в сильной степени зависит от темпе-атуры. Поэтому осуществлять быстрый прогрев материалов в конвек -явной сушилке за счет повишения температуры теплоносителя не пред-" гавяя-этея возможным, так как наблюдается перегрев материала, что риводит к снижению их качества.

Следовательно, прогревать зерна в этом случае целесообразное омощьй контактных теплообменников, особенно, где теплообмен про- • екает интенсивно.

Поэтому применение комбинированного, контактно-конвективного цособа суют! оптимально и целесообразно.

^выводи

I. Аналитическим путем получена безразмерная зависимость ос-б дленного алзгосоде ржания от временя,при увлажнении материалов, то позволяет определить эффективный коэффициент диффузии.

иг,*.'.

50

55

20-

5 ■

10 *,Ч

1= 60°С. I. Хлопковые мена в различных.слоях.

О - е = 2см;ь-£ =4 см. 2. Зерна иаеницы .в различных слоях. Щ-С = 2 см;х-£ = 4 см.

65

50 35

го-

5-

О 5 10 <Г,М

?0°С, I. Хлопковые семена в различных слоях.

= 2см;л~£ =4 см. 2. Зерна пшеницы в различ -ных слоях.

О-£ =2см; =4 см.

75°С.

\ -

60 50 40 30

ао

1С

—1— • 5

—I— 10'

1. Хлопковые семена в различных Сдоях. С - б - 2 см; к- & = 4 см.

2. Зерна пшеницы в различных слоях." О- € = 2 см ; х - 6 = 4 сы. '

Рис. 4. Кинетика супкй материалов.

- 19 -

2. Математически доказана универсальность способа обобщенной 1висм/.0сти вида = позволяющей рассчитать продсшжедьно-'ь процесса ГТО материалов по одной кинетической кривой увдэжне -■л или сушки и зависимости процесса от параметров режима.

Показано, что графическим способом можно определить ско->сть увлажнения и суши материалов, что повышает точность расчета гоетики процесса гигро- и гидрообработки.

4. lia основе статистического анализа обширного эксперимента ->ного материала получена зависимость гигроскопического влзгосодер-гкия зерна от температуры.

5. Разрабатывая вычислительный подход для определения продая-!тельности увлажнения к при перекеккзх режимах, показа:::; >3moskûcï'k применения более точного способа - способ относит ольно-> соответствия.

6. Предложены новые варианты гелиовоздухонагревателей: капил-■p'ïi.'r.i пакетов, трубчатого и пленочного типов, - которые ыскшо мс-хпьзоёнть в области гелиооужльнок техники ;

- установлена зависимость для определения температур покрытий ¡лиовоздухонагреваталей плоского типа, а также теаявратурн гаясо -пцего воздуха, что дает возможность учесть зависимость тепловых зз$ф5циеитов от температуры методом ктерапиг ;

- проведена оптимизация работы гелиовездухонягревательной ус-шовки аналитическим и графическим способом, результаты которых :пбшо можно испаяьзоваяь в пракашс-скях расчетах при просктиро -жии гелиоколлекторов.

7. Разработана оригинальная солнечная комбинированная устаноз-s для сушки материалов растительного происхождения.

8. По результатам теоретических и расчетных исследовании кинег ÏKK увлажнения хлопковых семян предложен способ определения их сор->вой разновидности.

Основное содержание диссертации ' изложено в следующих работах :

1. Мурадов Б.Ж. Гелиоприемник. Тезисы докладов î-ой областной !учно-прэктической конференции молодых ученых и специалистов: "Пе-¡стройка я актуальные вопросы современной наука". ш.Чарджев,1989, ,1.

2. Му радов Б.Ж, Работа гелиовоздухонагревателя в нерасчетном (жиме. Сборник научных трудов молодых ученых. Выпуск-I.ш.Чарджев. 130г., с.4.

- 20 -

5. Рахыатоа И., 1'ургдов Е.Ж., Рустемов Б. Зкспериментальш сушильная установка с геотермальным знергоподводоы. йнфорлацио} ный листок И 117-90. Госплан ТССР ТуркмснШШТИ. Ашгабат,1990,С

4. Аннагеяьдаев А.Г. .Назарклычев В. .Мурадов Б.Ж. Устройств и способ сушки лекарственных трав. Информационный листок Ш 34-5 Госплан ТССР, ТуркменНЙЙНТИ. Ашгабат. 1991, с.З.

5. Мурадов Б.Ж., Беккев 0. Применение солнечной сушильной тановки пленочного типа в сельском хозяйстве. Тезисы докладову стнисов республиканской межвузовской конференции молодых учены: специалистов Туркменистана. "шЛарджев, 1991, с Л.

6. Мурадов Б.Ж. Методика расчета продолжительности сушки ( лажненкя) при переменных режимах. Материалы XXX1У научной конф ренции профессорско-преподавательского состава, посвященной пер годовщине новой политики образования Президента Туркменистана. Чарджев, 1994 г., с.З.

7. Мурадов Б.Ж. Расчет гигроскопического вяагосодерхания з на. Материалы ХХХ1У научной .конференции профессорско-преподава-дьскога состава, посвященной первой годовщина новой политики об зования Президента Туркменистана. о.Чардаев, 1994 г., с Л.

Основные условные обозначения

Т - температура, К;

Н ~ скорость сушки, % »«Г* ;

% - время, с ; _

^ - коэффициент теплоотдачи, Вт *м -к-1; - перепад давления. Па ;

3 - суммарная солнечная радиации, Вт - ;.

расход воздуха,прошедшего через данное сечение возду вода за единицу времени, кг • ; . и - скорость потока воздуха, м • ; :

1(Г0,Ы>,и*.(»Т, ОТп»« - начальная, равновесная,конечная:, кущая и предельная влажность материала, соответствен %;

6 - безразмерное-влагосодержание материала ;

\

Б.ЖЛ.!ырадййын техники «ливяаркн кандидаты диен адакднк дереяесини алмак учин "Осуулккдел гечип чыкян мате риал-ларн чнгяадгнк, сув во Еылшшк арканы книги тайлряшагы дорцег.-ек" диен те над а и язан дпссертациясынка

Кэде есумликдерден гелип чыкян материалларн (пагта чигиджш^ ИЙ дзнесини) сорбцион ешлемек ве йылылык арканы итлэп тайяр-5гкц уеулларн теоретики ве эксперимента! дзрдекяер нетижесннде иандырылда.

Пагта чигидияи тутуш йнржннслн матерная хекмунде середшгап, * учин чыглыянк (масса) ве ?:;лцлнк яйрамаклнгнны хзсиетлендир-1и$фузия козффициентиющ, эффект ив бахасы теоретики тзйдан кес-тенилди, Материаплары йшшлык бияен гуратмагын кинетикасннын. яжелерини умуШяаэдырян проф.В."3.Красниковы« багланаигынык.ола-зорбцион еллемек аркалы тайяряамакдакы : кинеяикасыныц нетиже-яни умумклаящырмакда улакыд баигякяыги, ягны ояуц универсаллкгы ретики субут эдидди.

Тгзе уч саны тун ховагнздирнвдсыниц, яонструкциясы берилди. ховагнздырыадсн учин Янлылык хасабы гечирилди хем-де онун. иш шипи хзсиетлендирйзн улулыкларын, оптимум бахаяарынн талшжян-анаяитик ве график уеулларн <£*рилди.

Материалларн гуратмакяык учин кдабиниряенен конвектив-кондук-гун установкаскннн оригикал схемасн хедурденилди ве онун моде-

РЕФЕРЕРАТЫ