автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Сушка дробленых отходов древесины в установках щiльного слоя

Укра'1нський Дерзкавний л1сотехн1ЧИИй ун1верситет

на правах рукопису

БОРИСЕНКО Теодор 1ЛЛ1Ч

СУШ1ННЯ П0ДР1БНЕНИХ В1ДХ0Д1В ДЕРЕВИНИ ~ В УСТАНОВКАХ ЩЛЬНОГО ШАРУ

Спсц/алыпсш.; 05.21.05 - Технолог!я 1 устаткування

деревообробного виробництва, деревинознавство

ДИСЕРТАЦ1Я на здобуття наукового ступеня кандидата техн1чних наук в форкй науково! доповШ

Лъв1в - 1993 р1к

Робота внконана на кафедр1 технолог!1 деревообробки Ук-рашського Державного л1сотехн1чного ун1верситету

Науков1 кераЕники: акадекйк АН технолог1чно1 ьйбернети-ки Укрзгни, доктор техн1чних наук, професор Прник М.Л. член кореспондент акадеьпк АН' техно-лог1чко! ьибернетики Украши, кандидат техн1чних наук, доцент Гербей В.М.

0ф1щши опокенти: доктор техн1чних наук, професор КалиноЕська О.П.

кандидат техн1чних наук Книш Ю.В.

провадна уотанова: Проектно-кокотрукторськки техноло-Мчний шститут (ПКТ1), м. 1Е.<1ран-ьйвськ

Захист В1дбудеться "И4 " груд 1 ¡я_ 1993р:

е " I " г один 1 на засздаши спец1ал1зозано1 вчено! ради К068.29.02 в Укр31кському Державному л1сотехн1чному ун1Еер-ситет! га адресов: 250057, м.Льв1е, вул. Пушк1на 103, гал гао1дзнь.

3 дисертащею можна огнайомитись в б1бл1отец1 Укра1нсь-кого Державного л1сотехн1чного ун1верситету.

Автореферат рсгасланий "15 " ли стоп а,л я

1953р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность теми. На гадпривмствах л1сопромислового комплексу Укра"1нн щор1чно утворюетьсл до 40л в1дход1Е деревини в1д загального об'ему П переробки, з яких т1льки третя чзс-тина Епкористовуеться як вторинна смровина. Вузьким м1сцем у еир1шен1а питания б1льш поеного технолог1чного використання деревинних е1дход1в б IX супання. Проблема ращонального супання подр1бнених з1дход1в деревини, на виршення яко! спря-мован1 дзн1 досл1д.у.ення, в сучзсних умовах деф1циту сиров-финних ресурс1в кабула особливо! актуальноет1.

Для суипння подр1бнено1 деревини на сьогодн1 Еикористо-вуються " установки рхзних тише 1 конструкщй, серед я гак найбЬтьш поширеш установки, в яких супання реал1зу5ться в рухомому шар1 з використанням конвективного п1дводу тепла. Це пери га Еое барабанн! та пневмосушарки, установки колонного типу, в ягак зпкористан1 р1зноман1тн1 технолог1чн! схе-1.!И ЕзаемодП агента обробкн 1 впеушуваного рухомого матер 1а-лу.

Еиявлення рац1ональних теплоЕпх схем 1 апаратурного оформления сушильни:-: установок лов'язане з пеЕНИми трудноща-' 1-5и обумовленими в першу чергу обмежен1стю експериментальних даних з питань досл1ддення технолог1чних властиЕОСтей под-р1бнених в1дход1е деревини як сб'Бкту супання 1 в1дсутн!стю единого цАдходу до моделюзання та розрахукку тепло- 1 масо-об1.инних процео1в обезводнення даного класу матер!ал1В. Ви-рашення вкззано! проблем» дозволить суттево знизити енерго-емкз.сть процес1в супання 1 доповнити на 25-30% ресурсний об'ем деревини.

Мета 1 задач! доол1дження. Обгрунтування равдональних режи-¡,ив супання подр1бнених в1дход1в деревини в установках пильного шару та розробка хнленерних метод1в IX розрахунку.

У в1дпов1дност! до поставлено! мети вир1шувались нас- . тупн1 задач:.: - досл1джекня технолог1чних властивостей под-ргбнених в).дход1в деревини як об'екту супання; - розробка . методичних основ формал1зац11 тепло- 1 масообмЛнних процес!в •

сушхння пол1д1гсперсни.к фракщн деревинних в1дход1е е пильному шар1; - доогпдження кинетики суийння тонкого £ тоестпх шзр1Е; - досл1дження аеродинатки процесу суийння; - обгрун-тувзння конструкгивних параметр1в сушильно "1 установки;

розробка системи розпо/цлекного контролю режимних параметра* .. '

НаукоЕа новизна роботи. Вивчен1 в элементарному шар1 техно-лог1чн1 Еластивост1 подр1бнених е1дход1е деревини як об'екту суш!ння, дослужена кл кетикз 1 аеродина^ака процесу, синте-вована математична модель динамик тепломасообм1нних проце-с1е, розрс-блен1 ращональн1 алгоритма пркрокового розрахунку процесу обезЕоднення ццльнлх шар1в подрхбнено"! дереЕШШ, на-уково обгрунтоЕан1 параметри сушильно! установки.

Методк досл1дження. При вир1шекн1 поста2леких задач викорис-тан! методи математичного моделюЕання, теорП теплоф1зики, перетворення Фур'б 1 Лапласу. Обробка результате експери-ментальних досл1джекь викокана з выкористанням м5тод1е мате-ыатичног статистики.

Практична щншсть. На основ1 прозедеких дооглджекь роэроб-лен! ращональн! режими супйнка пол1дксперсних фракщй в1д-ход12. дереЕини в установках ндльного шару, Еиявлен1 осноен1 законоьйрност1 топологи параметричних температурно-вологз.с-нпх пол1е сушильного матер1алу, обгрунтован1 конструктивы! параметра сушарки, розроблен1 алгоритми покрокового розрахунку обезводнення ыатер1алу е пдльних шарах.

Апробац1я роботи. Основн! положения дисертащйно!" роботи до-пов1дались на:

- М1жнароднн1 конференцп з питакь сушильно! спраЕи (м.Карлов1 Вари, ЧСФР, 1991р.)

- Бсесоюэн1й наук0Е0-техн1чн1.й конференцП "Сучасн1 проблеми деревинознаЕстЕО" (ы.Красноярськ, 1987р.)

- Науково-техн1чних конференцгях Льв1вського лicoтexнiчнoгo iнcтитyтy 1м.П.С.Погребняка (м.Льв1в, 1992-93рр.).

- з -

Основьи положения. яьа виносятьсл на ззхист: - доолхдження в елементарному шар1 технолог1чних властивос-тен подр1бкен»х в1дход1Е деревини як об'екту суяпкня; - роз-робка методнчннх основ формал!зацП тепло- 1 масообьинних процес1в е шдльному шар!; - обгрунтування рзцгональних.режи-)ле суш1ння; - обгрунтування конструктивннх параметр!в та рогробка сушзрки э верхикалоним пронизузанням сильного шару.

П</6л!кацП. За материалами дисертацП опубликовано 34 науко-в1 статт1 та 5 монограф1й.

Структура та об'ем робот;:. Дисертзщя представлена у вигляд! науково! допов1д1, в якай узагальнен1 результата проведених наукових дослгджень 1 опублшоЕаних азтором праць.

ОСНСвШЙ ЗМ1СТ Р0Б01И Вступ

Е умовах каростання дифщггу сирозинних ресурс1в максимальна утшпзагця в1д>:од1в деревообробки е першочергоЕою задачею.

Створекня безвыходного виробннцтва деревообробки - це комплексне заздання, яке вкмагае проведения ряду орган!за-щйно-технгчних мхроприсмотв, розробки нових техколог1чних процесса, обладнання, що дозволяло б забезпечити максимальне ! комплексне викориотання деревини, ввести до м!н1муму нега-тиену д1ю в1дход1в на оточуюче середовище. До в1дход1в дере-вообробки вхдносяться обр1зки пиломатер1ал1в 1 загот1вок, шпон-рванина, тирса, стружка ! т.п. На сьогодн! утшпзащя в1дход1Е реал1зуБться по двох основних напрямках: перший -!х переробка на баз! нових технологи! у вторинн1 матер1альн1 ресурс;: 1 другий - використання Е1дход1в як джерела тепла та' енергП. Анал1з результат!в наукових досл1джень проведених в Укрз1н1 та се!товий досвы показуб, шр практично вс! види з1дход1В дерегообробки можуть бути використши в якост1 вто-ринних сировинних ресурс!в для отримання р!зноман!тно! про-дукцП. Резльн1сть 1 технична дощльнхсть викориотання вЛд-ход1в доказана практике® роботи багатьох тпдприбмств л1соп-

ромислового комплексу.

Однак, Еир1шення вказано! проблема стримуеться в даний час В1дсутн1стю единого подходу в методах 1 принципах реал1-зацП б'езв1дходних технологи, недосконал1стю обладнання та недостатньою к:.льк3.стю обгрунтованих рекомендащй по IX створенню.

Одним а ву'зьких ьасць, . що стримув впровадження безв1д-хз.дних' технологи! б сунпння подр1бнено! деревини. 1снуюче сушильне обладнання, яке Еикористовуеться в даний час енерго 1 металовмне, режими сунпння не ззЕждидостатньо науково обгрунтованз.. Розробкз ун1версального методу розрахунку прочей в тепломасопереносу в щльному шар! дозволить виробити единип п1д>'Лд в створенн1 енергозбер1гаючих режим!в суипння, обгрунтувашп конструктивна параыетр!в високоефективних су-шарок.

На сьогодн1 в деревообробнгй промисловост! для суппння подр1бнено1 деревнни в основному використовуються сушарки безперервно! дИ (прохадного типу), в яких впсушуваний материал 1 агент обробки безперервно рухаються.

Де барзбанн1, пневмосушарки, установки колонного типу, в яких реэл!зовакий принцип суданкя пов'язанлй з перемщен-ням сушимого материалу. Розрахунки процесав тешюмасоперено-су в суиарках проводиться з бглыаост! випадк1в прл допомоз1 напавемп1ричних залежностей, як! не завжди в1ДОбра?кають внутренний мехаюзм прот1кзкня яешц. В минулому такий п1дх1д задов1льняв впмогам наближеного розрахунку сушарок 1 продов-жуе Е1д1граЕати позитивну роль. Разом з тим, впровадження безв1дходких технолог!«, створення низькоенергО- 1 матер1а-лоемного обладнання, 1нтенсиф1кац1я процес1в суппння ставить перед науковцями 1 спещаистаыи б1льш складн1 задач! (опти-¡.пзащя, автоматичне проектуЕання, керування). На сьогодн! для опису процес1Е сунпння 1 IX системного доойдження Есе ширше ЕИкорнстовуБться феноменолоПчна теор1я тепломзсопере-носу 1 математпчн! ыодел!, якл базуються на диференщальних рхеняннях в частпнних пох1дних.

Головною метою, яга ставиться до синтезуючих математич-них "моделей - це воображения тих стор1н повед1нки процесу, значения яких необ:-лдно для подальшого анаизу та розробки

ращональних режгаЛз суппння. Для обгрунтування енергозбер!-гаючих ре.у.га.ав та розробки на !х основ 1 ращонально! конс-трукци сушарки несбх1дне комплексне досл1дження технолог1ч-них властмвостей подр1бнених в^ходхв деревини як об'екту суццння, сгворення грунтовно! 1юкенерко1 бази для розрахукку ьлнегпки тз дкнзмхки !х обезводнення в пильному шар1.

СУЧАСНМ СТАН В С'БЛАСТ I МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛО I МАС00БМ1Н-НЙХ ПР0ЦЕС1В СУШШНЯ Конгекгивне суийнна подрхбнених Eiдxoдiв деревини е щ ль ному 2взр1 - типоеий нестащонарний процес, який характеризуемся одночаснпм проявом тепло- 1 вологопереносу. На сь-огодн! анаЗпткчна теор1я тепло- 1 мэзопереносу доэеоляб при певнпх граничних умовах визначити законом!рностх розпод1лу температурных еолог!сних лoлiв лше для Т2л правильно! гео-метричко! сорми (пластинка, кулька, цшпндр 1 ¿ниц). Поряд г цим, ряд досл1днигив розвнваючи гатальну теораю тепло- i ма-сообтну пропонують' використатн для розрахукку температур-но-еолог1снпх пол1в т1л неправильно! форми модиф1коЕан1 шд-ХС'ДИ, якл включають в себе поняття "1нтегральн1 характерис-тпки" форм, як1 однак не завжди призводять до коректних результата 1 не забезпечують бажану точн!сть розрахунку про-цесу суийнкя. Що стосувться дocлiджeння тепло- i масообмгну з шар!., де процес прот1каз при зонному режим1, то анал1тич-ний рогв'ягок системи диферекцгальнкх р1вкянь процесу не от-римав достатньсто вирашення. Причина цьому - нeлiнiйнicть Епс:-пдно! система р1знянь, як! описують динашку прот1кання тепло-масообм1иного процесу.

Досл1дження процес1в суппння гз внутр1птм Еологоперено-сом подр1ьленого материалу промодельовано у вид1 кульки, вико-кано В.I.йпдко. Нехтуючи град1битом, е середтп мат&р1алу шш отримано розв'язок рагняння внутр1шкього Еологопереносу. ЗУ эМ

--а-,Д- +2 - ] (1)

•эх эг~ гэг

ipn умовах :

WCr,0]-Wo WCr,®] - Wp (2)

tCr.O] i W0 - const

В результат! спрощень одержано приблизннй вираз для ¿»значения середньо! вологост1 тонкого шару материалу:

Ш -F- х

Vcd - Wp + (Wo-Wp) ' e gcy>: (3)

Д* Рнас " тиск нзсиченс/i пари;

F _ гштомз поверхня Еипаровування; '-^сух

Коеф1ц1енти , а також залежнють температури награгання ыатер1алу в1д основних ггарзметр1В процесу сушхняк визнача-дись експериментально. На основi cywicHoro акайтичного i экспериментального досл1дження тепло i масообиакних проце-oiB, запропоноЕано iTepauiiiHn» крокойин метод визначення оптимального суииння.

В.М.Дацьковським проведено досл1дження процесу супакня тонкого шару материалу в умовах зовншнього тепло- i мзсооб-MiKy. При цьому прийнято ряд прппущещ), зокремз, ¡до коефхгц-sht випарозування заложить лише в!д величин» вологозйому i режим суииння б стацюнарнш.

Значили об*ем даснпджень виконано Шльмаяом Й.Е. по значению нестационарного-режиму суииння в тонкому mapi. Еи-користовуючи функщональне перетворення Лапласа, отримано гобрахення в комплексной площши фунгацй температури i вЪло-rooTi матерiaiy, HKi пхсля апроксимацП дробово-раф-ональни-мп Функциями буди внкористан! для опису дшашчних характеристик сушильного апарату.

Найбгльш точний анал1тичний розв'язок задач! тепломасо-o6MiKy в тонкое/ mapi висушуваного материалу наведено в материалах Е.Клала." Припускаючи, щр в пограничному mapi м1ж Еолог1стю i температурою матер1алу icnye Л1нпший зв'язок, ним отримано розв'язок висх1дно'1 системи Л1н1йних диференщ-альних р1внянь, HKi' описують динамiKy прот1кання тепло- i масосбм!нких процесгв суш!ння.

3 точки зору поставлено1 нами задач! розв'язок Клапа не в Епчерпнпм, осьальки при цьому розглянуто лише стацюнарний режим процесу тепло- 1 масоперекосу. при якому волог1сть 1 температура принимались постигннми, а зм1нювались лише по просторозих параметрах.

Зкачннй интерес стзновлять прац1 В.Ееккер-Аркема, пряс-2ячек1 ыоделюваннн стацшнарких задач процесу тепло-масооб-м1ну в пограничному шар].. При цьому розроблена методика рогв'ягку вис:идно1 системи диференциших р1внянь числовим методом.

Ряд методслог1чних п1д:'.од1е моделюЕання тепло-масооб-м1нкпх процес1в суииння тонкого шару ЕИр1шена в роботах Г.Д.Рабиновича 1 В.А.Шеймена. В них розглядаеться модель процесу, е як1Й, кр1м теплообмЫу в систем! матер1ал-тепло-нос1п, д1б вхдвмне, р1вном1рно розподЛлене джерело, що фз,-зпчно 1М1туе випаровування еологи. При цьому формализована модель представлена системою диференщиних р1внкнь процесу з врахуваннкм внутр1шнього джерела тепла 1ктенсивн1ст1 д:

•з9

— (1.11) + 1 м> ~ - 8(2,. п) (4)

371

— (i.71} - 8(.= ,л) - t(^,ti), (5)

c(F aF qG

ßl Ö2 ÖF

Розв'язок системи (4) i (5) одержано з використанням методу PiwaHa i отримано розрахункове сп!вв1дношення для Еизначення

температуря матер1алу з умови BiflOMO'i потужност1 в1дбмного джерела тепла:

h

- { (h/01/2 Ii(2(h/o1/2) - I f-Ct,9)d4>>

h ° 9

+ 5 [(Ь-ф)/^]1/2 Ii(2 [(h-?)/£,]1/2i:t'(0,q>) +t(0,9)3) e dq> 0

x h "(£,+Tl)

i S fw(x.,tp)C(h-(i))/(^-7.)]1/zIi(2 [(£,-x)/(-n-q>)]1/z)d)«iq>}e 00 - ' (6)

Однак труднощ1 Еигнзчення функцП витрати тепла, яке йде- на випаровування вологи, створюють neEHi перешкоди зас-тосуванню такс! моделi для суппння полёдисперсного матерiзлу. ' ■ В роботах. останн1х poKiB проявлявться iHTepec до моде-лювання тепломасообм!нних процео1в супйння коло!дних Kani-лярно-пористих MäTepiaJiiE, предстаЕлених в внд1 нел1н!Йних систем з розпод1леними i Езаеыопов'язаними параметрами, дос-л1дження яких едзбться прогести з використанням найсучасн1-ших електроннообчислювальних машин. При цьому використову-ються нзблкжен! метсди розрахунку тепло- i масообм1нних про-цес!з, що грунтуються на апроксимзцН складних трзнсцендент-кпх фуккцш впрзгзми бальш прост!шого зиду. До po6iT цього напрямку в першу чергу сл1д взнести досл1дження Прнпкз !-•'.Л., Маг-яка З.Ю., Ьйльмана Я.Е., Степури 0.1., Рибарука В.Я., Скородинського В.Д., в яких для соцнки допустимо! по-хибки апроксимацП еквёвалентних функщй Еикористовуються методп, побудован1 нз анал!з! лзкцюгоеих дроб!в, функщй Ля-герз. Однак.в ряд! в;шадк!в отримзн! результат важко п!дда-ються сгивставленкгэ i узагальненкю, що значно утруднюв !х прзктичне викоркстзнкя. На сучасному eTani досл1дженкя тепло- i масосбм!ннкх процес1в кривективного суипннл коло!дних кзп1лярно-пористих матер!зл1Е досить глпбоко опрацьоЕан! i широко осветлен! в робота:«: Ликоеэ A.B., Лурь'Б М.Ю., Kani-новсько! О.П.-, КнпшзВ.А., МззякзЗ.Ю., Б!леяП.В., Лебедева П.Д., ШубшзГ.С., Ханика Я.М. та iH. При цьому розроблен! коректHi мзтемзтнчн! модел1, якё г достатньою для Еир!шення гнженерних розрахуHKiв точн!стю, описують процес обезЕоднен-ня даного класу матер!зл1в. Сл!д зазнзчити, що процеси конвективного суш!ння реагазуються в основному в умовах "noMip-нпх" Пдродпнзм!чних обстзЕин, i при розробцё 'ix мзтемзтпч-ного опису наибольшего поширення отримзли методи з використанням рёЕнянь материального i енергетичного баланс!в, що дзб можлпвОзть проводит оц1нку отримзних результат1Е за до-помогою непрямих ентегральних хзрзктеристпк.

Значний об'БМ досл1джень э питань математичного моделюва-ккя процес!в подр1бнено! деревини припадав на роботи Гнати-шпна Я.М.,-Куцаково!, Стерл!нга Д.М., в яких розглянут1 за- ' дач1 моделювання тепло- 1 масообмЛну в р1зного типу сушильних установках. - . .

Проведений анапз показув, що на сьогодн! при виргшешй задач моделювання процес!в тепло- 1 масообману суш1ння дере-винних матер1ал1в використовуються р1зн1 походи, при цьому найб1льного поширення при ошкп динам 1чних властивостей от-римали методи з використанням детерм!н!стичних п1дход1в, що дав момив1сть проводити ьалььйсну 1 яклсну ощнку процесу сушхння та прогнозуЕати подальшнй переб1г його протакання.

При мзлих параметрах ана1!з отриманих систем зд!йскю-бться за 4 допомогою кетод1в статкстичних ансамбл1в Г!ббса 1 нер!внова:г.но1 термодинашкл. при цьому параметр« моделей зпзначаються на пз.дстав1 даних при розв'ягуванн1 обернених задач.

Епкоркстанкя коротких моделей обумовлюв Ерачування дво-1стост1 природи досл1джуваних тепло- 1 м'асообм1нних проце-с1в. При чому найб!льш глибоко теоргю конвективного супйння з оц1нкою дпнамши в1дпрзцьоЕано ильки для вппадк1в керухо-мих фаг. Математичний опис процес1в конвективного супйння в пильному шар! не розроблекий в достатки м1р1, що аначко стримуБ розробки нових технолог^ суипння 1 впровадженкю IX у виробкицтЕо. Епршенкя цих зздач дозволить в значн1й м1р! скоротити час експериментального досл1дження процес!в супйння. розробки !нжекерни>; метод!в IX розрахунку.

1.МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ КОНВЕКТИВНОГО СУИ11ННЯ П0ДР1БНЕН01 ДЕРЕВИНИ В Щ1ЛЬН0МУ И1АР1

Конвективне суш1нкя подабнено! дереЕини в пильному шар! е склзднлм процесом переносу тепла 1 маси, який ,прот1кае в пер1одах пос-тишо! 1 падаючо! швидкост1 суипння. В загальному елд1 процео суппккя описуеться складно» системою диференц!йних р^внянь. Для 'Г! спрощення використаемо сл1дуюч1.припущення: вологз в матер1ал1 ^находиться з редкому стан!, тепломасооб)Лн в1дбувавться конвек-

тпено Т1лькп г.аж агентом обробки 1 Еисушуваним матер1апом, темпе-рзтурний град1БНТ по товпуни частинок матер1алу незначнин. яким молнз нехтувати.

3 врахуванням сказаного система р1внянь опису тепломасообм1-ну в пильному шар1 прийме наступннй епд: э^ рмСм -з9 рцГ э и 1

■эх эх рьСа£ эх рЕС2£ эх 100

рЕг а с! эс1

--- | — + 5500 V — | (2)

ах 10р,.Л эх эх

зЬ

- + 3600 У--- (Ь-8) (3)

эх эх раСВ2

--К (У - V?)

--М ■' (5)

? I,

де - температура агенту обробки;

с! - еологовм1ст агенту обробки (на суху його ыасу); V/ - волог1сть подр1бненс1 деревнни; 8 - температура подр1бненса деревини; V - швидгасть циркуляцП агента обробки; -и.Са - теплобмност1 в1дпов1дко подр1бкено'1 деревини 1 агенту обробки; г - коеф1ц1ент щ1льност1 шару, г - прихована теплота пароутворення води; «с;- коефхщент теплообмЫу; -рщ- густнна матер1алу; рЕ- густнна агенту обробки; к - коефщ1ЕНт сушння;

- 11 -

Wp - piEHOBa^Ha еологють материалу;

x - час- cvuíhhh;

П - швпдкЬгть сушйшя.

ГТеpüie piBKHHHH в1добра*ае закон зберемення енергП в лроцтс! суцпння: тепло П1дведене п1д1Гр1тпм пов1трям (л1за частика píehhhhh) Епкорпстовуеться на нагрхв матер1алу i ви-паровування вологн; друге - закон гбереження речоЕинп; ос-тат-tHi два - закон масообмз.ну; е1дпое1дно, четЕерте - в nepi-сд1 падагачо"! швндкост1 сушд.ння i п'яте - в nepiofli nocTiñHoí шЕПДКССТЗ. супання.

Ctocoehq до поставлен!« задач з широким д1апазоном кра-йозих i початкових умов, нав1ть з врахуЕанняы припнятих при-пущень, аналз.тичний розв'язок системи днференцнших р!внянь е частпкних по:-лдних пов'язаннй з пезними математнчними труднощзмп. Тому при Eit6opi методичного п1дходу до р1шення прикладних iKAeKepHHx задач в1ддають перевагу числовим методам анал1зу, зокрема методу cítok, що базуетьс-я на викорис-T3KHÍ кьчцевпх р1зниць в1дпов1дних параметрíb.

При цьому локальн1 i частиши noxiflHi зач1нювались на гкзчення кгнцезих разниць цих величин, в результат! чого система диферекиДиних р!внянь (1-5) перетворюеться в систему алгебра!чних:

Смрм5 Д9 рм5 Т ÜW

at----------------(б)

So00vp2CE ñt 2600рЕУ0в 100 ¿Ye

pi.i'5 Ш

üd------(7)

SdOOVCb ñx

Рыб

üt - " «q - (6 - t) „ . (8)'

2600VpBCB

^ A'/¡ - - K(W-W)ÜX (9)

- 12 -

- - МД-С (10)

де 5 - тоещинз тонкого.шару, м.

. Для з'абезпёчёння математичного моделюЕання процесу су-ппння щЛльнлй шар матер1алу, представлений схематично на рис.1.1,, розбивавться на п розрахуккових тонких шар1в. 1х нумераидя 1 починавться з шару, в який поступав се1жий-агент обробкл 1-1.. тривалз-сть процесу т-Ь Ах - складаеться з суми дпскретних з-1...Ь 1нтерЕал1в чзсу тривал1стю Ах. Розрахунок процесу суппння проеодять -для кожно1 ком1рки матриц! -посл1довно для кохного 1-1...п такого ¡пару у в1дпов1дн1 !н-терЕали часу .1-1... Ь. При цьому вигначають гнзчення параметров матер1алу в^- 1 агенту обробкл а^, тобто Еса необх!дн1 пзраметрн для !нженерних розрачунклЕ к1нетикк 1 дина.аки процесу суппння в шДлъкому шар1.

Таким чином, алгоритм розрахунку процесу суппння под-р1бнено1 деревинн в пильному шар! багуеться на посл1довному в простор! !час! розрахунку тонкого шару материалу.

2. РОЗРАХУНОК ПРОЦЕСУ СУШ1ННЯ ТОНКОГО ШАРУ П0ДР1БНЕН01 ДЕРЕБИНИ

Точн1сть розрахунку прочесав Суш1кня в пильному шзр1 гачежитъ перш за все в!д достов1ркост1 розрахунк1в тонкого шару подравнено! дереькни. 3 метою спрощеккя розрачунк^в припмемо, щр равновакна еолог1сть деревики 'а!р, швидйсть суппння N або коеф1ц1бнт суппння К в !-му тонкому шар! в розг-лядувакил з-й Антервал часу манть постайну величину 1 повин-. Н1 розраховуватись за napaj.ieTpai.in агента обробкл на вход1 в шар. 3 р1внянь слстемл (6-10) напб!льш1 труднопд для розрахунку Енкликав р1внякня теплового балансу (8), оск1льки не-в1дом1 параметри законом1рностей теплообшну 1 значения температура материалу 9 1 агента обробки I по впсот! тонкого шару. Еагатофакторна еалежн1стъ для визначення коеф1щвнту теплообм!ну 1 те).шервтуркого напору суттево збхльшують об'ем 1 складк!сть проьодших рограхуннйв. Експериментально тдт-верджено.' ш,о при супиши подр1бнено! деревини середня температура е тонкому шара близька до середньоарифметичного \

{

Принципова схема щ1льного шару подр1бнено1 деревини

Рис.1.1. Лринципова схема щ1льного' шару подрХбнено1 деревини

значения температуря агенту обробки на е:-:од1 Ъ ¿-1 ^ 1 виход!

3 НЬОГО, ПрИ ЧОЫУ Е Пер1д П0СТ1ЙН01 ШЕНДКОСТ1 СУШ1ННЯ

температура буде визкачатися по температура " мокрого" термометра см

6и- 0.5(11-1 ^ + (И)

Прппкяте спрощеннк (11) дозволяв зикличити з розгляду залежьчсть (8) 1 розраховувати теплообм1н в процесс суш1ння тонкого шару за р1внякням (6) без Ерахувакня Ееличини коеф1-ц!енту теплообм1ну 1 температурного напору.

Еахлквою умозою, яка суттево впливав на точн1сть розра-хуьтав, б прзвильн1сть Еибору крптер1я для характеристики тонкого шару. Для подрхбнено! деревини, яга маз незначн1 зм1ни густинп рм параметром тонкого шару е його еисотз 5: 3,53 103'у'рь

5--, м (12)

Ь Рм

На об'ем розрахунку 1 !х достов1рн1сть суттево Еплизав празильнпй внб1р значения тризалост! розрахункового !нтерва-лу часу ¿х. Опираочись на доев1Д [8,14], приймемо наступи! значения йх(2):

Дх(г)- (0,02-0,05), год.

Для пер!оду постпшох швидкост! суш!кня в тонком;/ шар! отрпмзна залеж.н!сть:

-2 72,05 -3

■ N - 10(6,05+8,24 10 с!) (I--} С1,256-2.56 10 а) (13)

36, б5+<1 •

На рис.1.2. наведена принципова схема для розрахунку тонкого шару подр1бнено! деревини. В перюд! пост1йно! швид-кост! сушшня залежнють для розрахунку значень еологост! материалу через !нтерзал часу Дх мае еигляд

ЬСЕа1-14-и,)Лх + (См+0,01С-^п-1) (игби-1)

--:-;- (14)

0,01Дх

ti; ¿i

МАТЕР1ЛЛУ

О СУШИЛЬНШ АГЕНТ

VJl i

РИС. i.2. Принципова схема розрахунку процесу суш!ннп в тонкому шар!

1785

tM - ---S33 (15)

5,25+lg[l+622/(0,403(t-t.,.,)+d) ]

Значения для розрачунку еологоем1сту агенту обробки от-риманi s р1Енянь матер1ального балансу (7). Wjj - Wu-i

- djj-di-ij +--(15)

0,lLAt

При зналхтичному onuci процесу сулиння в nepicfli падага-40'i швпдкостi poepay.yHKGEi заледност! для Еизначення Wij i ВОЛОГОЕМ1СТУ djj, BiflnOSiflaK'Tb

W^-Wij-i - Ь1 ( W j j _ i - VJp ) Д x (17)

dij-di-i, + K(WU_1-WP)/0I1L (18)

SaneKHic-Tb для розрахунку температури агенту обробки на виход! з шару гзпишеться

О.. 5 (См+0,010,.,\v ! 0 -i ) 9i о -i+LAt (CB+10"3CMd i -i j ) t i -i э -

t--

0,5 (CM+0,01CKWi 5 ) + Lût(Cs+10~3C,.,d i 3 )

- OjOlrCWjj-i-Wu)

--(19)

Температура материалу розрахоЕуБться по р1вкянн}э (11).

З.СУШ1ННЯ МАТЕР 1АЛУ В !Д1ЛЬНОМУ ШАР1

Алгоритм розрахунку дикам!кп процесу суш1ння матер!алу в щ!льному mapi. Для ведения pospaxyKKiB процесу суипкня в hkoctî початкових даних необх1дно мати значения поча'тково! вологост! 1 температури подр1бнено! деревики, вологоЕместу i температури агенту обробки. кгнцево! еологост! деревики, швпдкост! циркуляцП агенту обробки, висоти (тоещпни) вису-шувзного матер! апу.

Алгоритм розрахунку процесу суппння подрхбкеко! дереви-

; (

- 17 -

ни е пцлъкому шар i вводиться до слхдуючих операщй:

1.BnSip рограхункового ^тервалу часу ¿Yt-(0,2-0,5 )10~2год.

2. Розрачунок к1лькост1 тонких шарав ••

<з L рм

п;:.----(20)

3,5 "10~3VpB

3. Розрахунок процесу суш!ння в першему i-1 по ходу руху агенту обробки тонкому mapi для першого j-1 рограхункового гнтервату О-Дх.

Би;-:1дн1 дан! для розрачунку - початков1 параметри подРанено"! деревини W0, 80 i агенту обробки d0, tQ.

БинйГ'ристоЕуючи гале;*нсст1 (14,15,16) розраховуються пз-раметрл V.'ij, tij, dij, 8jj для перюду пост1йно! швидкост1 суш1ння. Для перюду падаичо! швидкост1 супання (Wj j<V,'KD) використовуючи р1вняння (17, 18) Еизначаить параметри W¿¡,

tío., dij, 0i j -

4. Розра-'.унок процесу суппння в сл1дуючому (i-му) тонкому sapi по напрямку руху агенту обробки.

Розрачунок проводит!ся як i першого тонкого шару, але ь;;:-;1дними параметрами е. значения температури i вологовмхсту агенту обробки, який входить з попереднього (i-1) тонкого шару. Розрачунок n-го тонкого шару i розрачунок середньса еолсгост1

п

У-, - 1 /п -е Wíj (21)

1-1

i температури

п

8j - 1/n "е si, (22)

1-1

шдльного шару матер1алу зак1нчубтьсл перший (j-'l) цикл, якип Е1дпов1дав процесу в першему nepiefli O-ñx.

5. Розрачунок процесу сунпння в ко.жен наступний j-ñ íh-терв-ал триваглств Дх (,i-l .2,.. . L) ведуть аналог1чно. При ць-ему епх1днпмп параметра'.;"! е результат!! розрачунку i-ro тонкого пэру в пепередньому тонкому mapi.

- 18 -

б.ТрпЕШпсть суииння щлого пильного шару подр1бнено! деревинп впзначзють по досягненнг зэданого значення 11 се-редньо! вологоот1. Ззлежнштъ для Епзкачення тривалоот! су-

ппння м&5 еигляд

х - 1Д~ — --(23)

п

Разом з' визначенкям чэоу супйння отрпмують розпод1л температуря 1 еологост1 материалу та агенту обрсбки по тов-!дпн1 цельного шару, а таком пнтомпй розулд тепла на випаро-вувакня водя

4,19Ь-С СЕ(10-1Е)

О--, кДж/кг (24)

п (Ио-Ик)

Розроблена методика розрахунку процеоу суппння щ1льного шару подр1бнеко1 деревини може бути Еикористана для нерухо-мого пильного шару 1 для схеми з перехресним рухом матер1алу 1 агенту обробки.

Для реал1зац11 Еказаного алгоритму розроблен1 прогрзми для розрахунку процеоа суппння з використанням ЕОМ.

Для одиночник розрахуньйЕ з метою спрощення, температуру агенту обробки в пер1од падаючси швидкост1 суппкня на ви-ход1 з тонкого шару можна Еизначити по наступи залежноот1

- + - ВКС^ 1 ^ -1-^'с.)Дх (25) '

де С1.1+0,01.Ci.iW

А----(26)

ЬСвДх + 0,5(См+0,01 С),[И 1^-1)

0,01г

В--(27)

ЬСЕДт + 0,5(См+0,01Сы«и-1)

■ При ручному розрахунку процеоу суш1ння дощльно, крхм >

\

того, кориотуватпсь номограмою для назначения коеф1ц1ента СуЦЦННЯ К 1 р1ЕН03аЖК01 ЕОЛОГОСТ!

4.СУШ1ННЯ ПОДР1БЛЕН0I ДЕРЕВИНИ В Щ1ЛБН0МУ ШАР1 ПРИ II ПЕРЕМ1ШУВАННI

Процес суииккя в ряд! супарок (барабакн1, шахтов1, ба-гатолодов! конвеериз.) проходить з перюдичним переьйшуванням подр1бкено1 деревикп. Екаэаний факт ютотно Епливав на 1н-тенсивнЛсть та р1ЕНом1рн1сть проснхання 1 потребув додатко-ного досл1длеккя.

Е сушарках з разними технолог1чкнми схемами к1льк1сть перемшувакь гг. задагться. Моменти перемшування визначаються е ¡¡разом

Г% 11

- + ^ + 1 ^29)

де % - порядковш номер перемшування материалу (4-1,2,.. .т).

Ерахозуючи, ¡до значения Д можуть бути т1льки ц1лими числами, вираз в квадратних дужках заокруглювться до кайб-¿пкчого щлого числа.

0соблив1сть розглядуЕвкого процесу б те, що в момент перем1шування параметр;-! подрабнено! деревини усереднюють-ся 1 приймають значения п

1/п -Е Wij■ (29)

1-1

п

8Г<- 1/п -Е (30)

1-1

Алгоритм розрахукку процеса суш1ння подр1бнено1 деревини з Н перемхшуванням, полягае в наступному. Спочатку роз-рахозують процес суииння в пильному ¡¡щл без вра<ування пе-реьашування 1 внзнзчзготь попер^дкв значения тривалост1 су-пиния т.

- го -

У BiflnoBiflHocTi is зэданою кЛлькгстю перем!шувань m по формул! (28) визначають моменти перем1шуЕань js, i для першо-го з них - параметри матер1алу Уц, 8i¿. üotím, починаючи з моменту пернгаго перем1шуЕання jдо другого згДх повторно розраховують процес сунпння. Акалог1чкик розрачунок Еедеться i п1сля сл!дуючих перем!шувань. Розрачунок процеса ..супйння п1сля останнього перем1шуЕання jm заклнчують при досягнешп середньо! вологост! деревпни We заданого значения WK. Отри-мане значения x-¿ пор1внюють з panim отриманим. Розрахунок заклкчують при розходжен! двох пссл1довних значень не б1льше прийнятого Ах. На основi вказаного алгоритма розроблена програма i проведен! з використанням ЕОМ розра-;унки.

Е'иконан1 в широкому flianasoHi bmíhh умов суипння розра-хунки процесу, дозволили ощнити еплие перемшуЕання на його TpnsaiicTb, HepiEHOMipHicTb супйння, температуру Harpisy материала i пптомий рог:-лд тепла на випарсвування води. Результата рогрхунклв представлен! у таблицлх 4.1., 4.2.

Перем1шування Marepiaiy при його вологост! до W <50% приводить до незначного (до 5£) зб1льшення TpiiEaiocTi суш1н-ня - i пптомого розходу тепла Q. а при W>50% - до його зни-ження. Наибольший еплие перемглувакия материалу мае на piB-HOMipHicTb cyaiKKñ ¿\v?. При к!лъкост! тонких ¡sapis n<10, ео-логос-tí marepiany w<55% i сднаково! пераодичност1 перемгшу-вання, величину ÜW з достатньон для розрачукк!в точн1Стю можна Еизначпти по формул!

№----(31)

rn-Ы

де ñV.;б - HepiEHOMipHicTb вологост! подр1бн?но1 деревики при cymiHHi 'i! без перем!шування, %.

При б!льи впсоких значениях n i V.'E еплив перемшування на KepiEHouipHiCTb суш!ння зкижуеться.

Зиходячн г отриманих результат!в видно, що незначне значения iHTéHCHBHOCTi процесу i с-уттеве глдвищення píeho-nipHocTi сушкня при oKiistHHi температури HarpiEy матер1алу при його nepeMi2yB3KHi, дозволить рекомекдувати цей техноло-Г1чнин прийом як ефек.тиЕНПЙ техн!чний 3sci6 в сушаркач pis-ного типÍB.

Tsd. 4-Х.

,Vu=Q. Q0537~-Re'v4. Ql*(d/1)~3

!gL\RS I 50.000! 1Ü0.Ü00I 150. ООО| 200.0001 250. ООО,1 200. ООО,1 350.0001 400. ООО| 450. ООО

0. 001 о 49Е-05 с и. Р о О^Г-Г.О >_> •_>!_. g. 06Е-03 9 /1 51Е-02 д 54Е-02 1. 46 Е-01 9 34Е-01

0. OOô 7. 54E-D3 1. 21E-0Í б! 17Е-01 Ï X. 96Е+00 л 79E+0Ö 9." S5E+00 ч J.. 85Е+01 о и. 15Е+01 5.' Q6E+G1

0. Oil 4. 65E-Q2 7. 48Е-01 о о. 80E+Ö0 л J-. 21Е+01 п к, » 95Е+01 5. 13Е+01 1. 14Е+02 1. 94Е+02 О 12Е+02

0. 016 1 X . 43Е-01 2. 30Е+00 1. 17Е+01 o tJ. 71Е+01 9. Q8E+01 1. S9E+02 О и. 50Е+02 5. 98Е+02 9. 59Е+02

0. 021 О 23Е-01 5. 21Е+00 2. 65Е+01 O LJ. 39Е+01 2. 05E+Û2 Л 's, 26Е+02 •7 i . 91Е+02 1. 35Е+03 2. 17Е+03

0. 025 б! 13Е-01 9. 88Е+00 с 02Е+01 1. 59Е+02 о и< 9DE+Q2 О и*. 09Е+02 1. 50Е+03 2. 57Е+03 11Е+03

ü. 021 л 04Е+00 1 X « 6SE+01 о и. 52Е+01 o 70Е+02 б. 60E-Í-Q2 1. 37Е+03 2. 55Е+03 л 35Е+03 6. 97Е+03

0. 035 1. 53Е+00 9 52Е+01 i. ЗЗЕ+02 23Е+02 1 , 03E+Ö3 2. 15Е+03 з' 99Е+03 6.' 81Е+03 1. 0ЭЕ+04

Q. 041 •7 41Е+00 о' »_>• 88Е+01 i. 97Е+02 6. 24Е+02 Л X . 53Е+03 о" 17Е+03 5! .89Е+03 1.01Е+04 1. 61Е+04

0. 045 О 40Е+00 С и/. Л Г/иЧи-Н / ь » их о А» • ■70С+Л9 Ö W. 82Е+02 16Е+03 д 48Е+03 о Ui 32Е+03 1. 42Е+04 2. 28Е+04

Q. 051 X. 53E+D0 »? 45E+0I ? 79Е+02 1. 20Е+03 о 94Е+03 б! 11Е+03 1. 13Е+04 1. 94Е+04 г> и. 11Е+04

0. ODÖ 13Е+00 9Í О О Со. Г. 1 О'-^к-. » \Jx с ЛЧГхПЧ Wl^b. i и*. Л X 53Е+03 о и» 89Е+03 о и. 09Е+03 1. 50Ет04 •р 56Е+04 4. 11Е+04

г. ПАЛ 7. 92Е+00 H X« 28Е+02 « 49E+02 9 tu» 0SE+03 5. 03Е+03 1. 05Е+04 1. 94Е+04 3.31Е+04 5. 31E+D4

\J, uD\J Л X « г.г.сжги ииь « ÜJ. •1 сзс+по о W. 22Е-Ю2 2. 60Е+03 6. 37Е+03 1. 32Е+04 2. 46Е+04 4. 20Е+04 б. 73Е+04

0. 071 Л 25E+Q1 2. 01Е+02 1. 02E+03 <3 24Е+03 7. 93Е+03 л X • 65Е+04 3. 06Е+04 5. 22Е+04 8. 38Е+04

п m л i и 1 X COPiTrt uï-fu. ' U-k о &_> » 47Е+02 л X* 25E+03 з! 98Е+03 Q 73Е+03 '9 Ü2E+04 о и. 75Е+04 6. 41Е+04 1. 03Е+05

n w. Пи-I UUl л X • 85Е+01 9 99Е+02 л X. corj.no л 81Е+03 Ï! 1 ОСГо.Пл X <jb ■ WS о 45Е+04 4. 54Е+04 7. 76Е+04 1. 24Е+05

0. uuu у 22E-HJ1 О О. Kocj-m л X • 82E+03 с" и» 76Е+03 А 1, 41Е+04 ¿W. 93Е+04 5. 43Е+04 9. 28Е+04 1. 49Е+05

0. Г.Л1 UDX О IL, •53Е+01 ¿1 24E+02 2. 15E+03 е. 83Е+03 1. 67Е+04 о 47Е+04 6. 44Е+04 1. 10Е+05 1. 76Е+05

0. Qy£ о W« 09Е+01 4. 97E+02 2. 53E+03 о 02Е+03 1. 96Е+04 07Е+04 7. 56Е+04 1. 29Е+05 2.07Е+05

U. 101 р бСЕ+01 D. 79E+02 2. 94E+03 9. S3E+03 ъ 28Е+04 & 74E+Q4 о S0E+04 1. 50Е+05 2. 41Е+05

Таб. 4.2.

I Hü=( 0.31S/Ç 10^5) ) 53 __

Gu\RsI 50.0001 75.0001 100. 0001 125.0001 150.0001 175. 0001 200. 000¡ 225. ООО,1 250.0001

0. 150 1. 69Е-02 О 59Е- 02 9 72Е-01 О. 67Е-01 ■1 X . 38Е-Ю0 О 57Ет00 Л 39Е+00 г* О л Cj.no 1. LÍÍL.1 '-'.i

0. 175 2.50E-02 Л X • 27Е- 01 А_ 02Е-01 9. 84Е-01 9 05Е+00 з! 79Е+00 б! АОГ+ГЛ •1 Г) Л С*ХГИ 1. (J ' u¿

0. 200 3.50E-02 1. 78Е- 01 5. 64Е-01 1. OOCj.no UUL•UÜ о 87Е+00 5. 32E+0Q Q. 09Е+00 Л X • ¿6E+01 2.

0. 225 4.72E-02 2. 40Е- 01 7. 60Е-01 1. 85Е+00 6 85Е+00 7. 17Е+00 l! 22Е+01 1. 96Е+01 о и. 00Е+01

0. 250 6.16E-02 3; 13Е- 01 9. 92Е-01 о U1 43Е+00 С 04Е+00 9. 36Е+00 1. 60Е+01 2. 56Е+01 О 91Е+01

0. 275 7.84E-02 О Cli 98Е- 01 л ■L. 26Е+00 п 09Е+00 б! 42Е+00 1. 19Е+01 t> 03Е+01 о 25Е+01 /1 98Е+01

0. 300 9.77E-02 Л 1» 95Е- 01 1. 57Е+00 о и. 85Е+00 о 00E+00 1. 48Е+01 2.' 53Е+01 А -X. 06Е+01 6." PQE+ni

i

IX) PO

Nu=( 0.316/(10"6))*Re"4. 01*Gu*2. 53

Gu\Rs 275.0001 300.000 325. 000 350. 000 375. 000 лпп r,r,n I л oc nnn —UUU 1 1—1. U'J'J 450. GuO n.-.n -x í «_'. L'U'J

0.150 1.57E+01 2.23E+01 3. 08E+01 A 14E+01 5. 45E+01 rí i 07E+0Í 9 02E+01 1 -1 ог+гл H 41E+02

0.175 2.32E+01 3. 29E+01 4. 54E+01 6. IIE+O'i о о. 05E+01 1 04E+02 1 gOCj-QO i CyZ7j.no ' / i— • UÄ. 5 по c*j.n>

0. 200 3. 26E+01 4.62E+01 6. 37E+01 8. 57E+01 1. 13E+02 •1 X 45E+02 1 S7E+02 9 35E+02 9 92E+02

0. 225 4.39E+01 6.22E+01 8.58E+01 1. 15E+02 1. X 97Е-Ю2 o COCxi-iO ÜIum ' Ü¿# O •1 ССМ.ПО A UUTL'i. \>. w. noir-LP,o

0. 250 5.73E+01 8.12E+01 1.12E+Ö2 1 X • ci cj.r,n UALl UÍ. 1. 99E+02 2 57E+02 O u 28E+02 л_ 1 ocj.no p; 13E+02

0. 275 7.29E+01 1.03E+02 1. 43E+02 1. 92E+02 53E+02 о 28E+02 18E+02 с «_» 25E+02 (3. 53E+02

0.300 9.09E+01 1.29E+02 1.78E+02 9 39E+02 О 15E+02 ¿ nûcj.ra 5 21E+02 6 ccrj.no i^Oi— ' uf. o i оглП'у X » Ut**

5.ЛЕРОДЙНАМIKA ПРОЦЕСУ СУШ1ННЯ ПОДР1ЕНЕНО'1 ДЕРЕВИНИ В 1Ц1ЛЬНО\Г/ ШАР I

Еирхшеккя задач розробки екергозбер1гзючих режимiв су-ffîiння ПОДр1бНеНИл EiflXOfliE деревики в цельному Iii3pi обумов-jqjç необх1дн1сть проведения комплексу досл1джень пов'язаних з 'фАзичним моделюванням та розрахунком аеродиначгки, з Ерз-хувзнням структур« висушувакого матер1алу i граничних умов прот iканкл пооцесу.

Розподьп теплонос1я в сильному mapi дисперсних матер1а-л1в при парзлельно-струминнта течи дослАджугався.piгними авторами. Особливо! у saги заслуговують роботн Чукша В.В., Кузнецова Р.Ф., HKi експеримектально подтвердили теоретичн1 положения про еирАенвезння поля швндкостей в mapi при зб1ль-uieHHi теплового потоку.

Значнпй об'ем досл1джень г питань простороЕого розподз.-лу пзраметрнчкнх пол1в шзидкостей по робочому об'вм! сипучо-го материалу припадав на робота Уколова C.B., «Шльчаковз u.'I1., в як!!Х на баз i електрог1дродинам1чно1' аналоги ЕИрше-ко ряд актуальних задач з дано! тематики.

На сьогодн1 1нтекспЕно розвиваються досл1дження аеродн-катчних систем з використанням комб1нованих метод1в, побу-дозаннх на теоретике-експериментальних п1дходах.

При синтез i теоретично! мод ел i ф].льтрзци теплоносхя в недеформованому пористому середовищ Еикористовують р1вняння Нав'е - Стокса:

(V û)v - 1/р Vp + |i/p V V + g- (32)

де у - вектор швидкоей в данта точц1 потоку; р - густина .теплонсс1я; р. - динзм1чна в'язкьоть теплонос1я.

Нехтугачи вплнвом гравгтациших сил для визначення перепаду тиску ездоеж потоку, який пронизуб пильний шар ЕИСушу-взного материалу Еикористовують розрахункове сп1вв1дношення

ар - ¡¿4 ---рО Л) + д У у (33)

с1ь

■ Ду - середня швидклсть теплоносля по С1ченнн сушильно! ка-мери.

Перша складова (32) характеризуе сили 1нерЩ1, а друга - сили в'язкост1 в систем!.

Характер течП 1 залежнють втрати напору е1д швидкост! внзнзчаються сп1вв1дношенням цих складових. Точний анал1тич-ний розв'язок дано! зздач1 пов'язаний з певними труднощами, обумовленими невизначен1стю геометрП граничь теплового потоку в шара матер1злу. Тому при теоретичному досл1дженн1 за-лежкост1 спадання напору ва.д швидкост1 теплового потоку, ге-ометричних пзрзметр1в шару матер1алу 1 ф1зичних властиЕостей теплоносля Еикористовують 1деал1зоЕзн1 модел1 його структу-рп.

1Ц зздзч1 е зм1шзн'ими, осгйльки по в1дношенню до гра-нпчних поверхс'нь дисперсного матер1алу юнуе внутргшня 1 зовнгшня теч1я тепложхпя.

Питания досл1дження розпод1лу агенту сулпння з рад1зль-ннм пронизувзнням шару висушувакого мзтерлалу в техн1ЧнЛй л1тератур1 недостатньо Еисв1тлен1. Вадсмо лише декллькз ро-б1т, присвячених вивченкю опору при рад1альн1й течП теплоз-генту в ид лькому шзра. Це роботи Ан1ськглз В. I., Рибарукз В.Я., Дрзгзлина К.В., 1счпп С. Ник111 V/. V., в яких ззпропо-нован! емп1ричн1 залежнсст1 розрахунку опору при рад1альному пронизуванн! шару подрлбненого мзтер1злу.

Дании етап досл1джень харзктеризувться широки),! викорис-танкям. стзтистичнпх метод1е розрахунку зеродиначгчних систем. Тз обстзвпкз, ¡до пасивн1 методп дозволяють отримати ма-темзтичну модель процесу без порушення нормального функцю-нуванкя системи 1 без постановки спещальних експеримент1в, розширяе сферу к-: практичного впровздкекня в :1нженерну практику. Разом з цпм вОзнзчимо, щр можливост1 пасивного методу при розрахунку аеродинам1чних €¡¡0161.1, як1 характеризуються в багатьох випадках збуреннлми статистичного характеру, дещо обмеженз.. Встановлено, що пасивний метод дзб задов1льн1 для практики- результата лише в умовзх некорельованих збурень, ¡до не ззвждн спостерлгзвться в реальних умовах аерсдина.ачних

систем.

Енутршня задача, пов'язана з досл1дженням латнарного режиму, i зона на сьогодн1 найбз.льш псвно розроблена i ус-гпшно Еикорпстовубться для розрахунку г1дродинам1чних систем в умовах пористого середовтда. При наявност1 перегаги сил ip.epiu'i (по аналог!'i з Te4isra р1дини в трубах) для розрахунку перепаду тиску вздоеж теплового потоку використовуютъ Рiекянкя Даре i-Еепсбаха.

¿Р pvz

— - \т» — (24)

L 2z

\тр - коецпщент г:дравл1чного опору.

Детальний анал1з досл1джень, пов'язаних з вивченням да-ного Аеровим М.Е. та Тодесом О.М.

Естановлено, цо при мал их значениях чисел Рейнольдса при пронизуванн! сильного шару подрабненого мзтер1алу мае ьйсце як лам1нарнпй, так i турбулентний рух. Для врахування впливу в'язкого тертя i кчерщйних сил на перепад тиску в тепловому потоц! використовуе.ться розрахункове сп1вв1дношен-ня

йР

-- av + bv2 (35)

ь

яке, при матах значениях чисел Рейнольдса переходить в onip з чисто в'язккм тертям i в1дпов1дно еиникзб необх1дн1сть ьраховувати iHepuifini сили.

У з1дпов1дксст1 з наьедекою методикою в poepisi запла-нованпх досл1дяекь проведено теоретичне i експериментальне обгрунтування основнкх аеродинам1чних характеристик досл1д-дувакого процесу.

Для визначення перепаду тиску вздоеж теплового потоку в luapi висушувансто матер1злу використовуватюсь розрахункове •гп1вв1дношення

АР а (1-г)2 o'svo 1-е

о . _ .

— - V. a Sw - г + - + - V'*, {'¿о)

- 55 -

де К - псст!ннз Козек1-Кармана;.

Г| - коеф1ц1бнт динамично! в'язкост! сушильного агенту; 5>/ - пптома поЕерхнл шару Бисушуваного матераачу; г - шдльн!сть шару висушуваного ыатер1алу: в' - пост1пннй коефщхент.

Встановлено, що на еиоот1 бхльше 200 ш в1д еходу потоку ткеплокослй р1вном1рко розпод1лл5Ться по с1чекк;о сушильного апаоату 1 щр товш,ика шару висушуваного ызтер1злу глсля розкриття струмини практично не вплизав на розпод1л потоку в шар1.

6. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ Д0СЛ1ДЖЕКНЯ КШЕТИКИ ТА ДИНАМ1КИ СУШ1ННЯ П0ДР1БНЕНИХ В1ДХ0Д1В ДЕРЕВИНИ В УОТАНОВЦI Щ1ЛБН0Г0 ШАРУ

Проведен! е гюпередн!х розд!лах дослдаення дозеолили створити матемзтичн! модел! процесу суш!нкя подр!бнено! де-ревинн для тонкого шару, нерухомого щ1льного шару та сильного шару при переьишуЕакн! е ньому подр1бкено1 дереЕини. Роз-роблен! матемзтичн! модел! дозволяють для кожного конкретного випэдку суи1нкя подр!бкено! деревини використовувати одну з них ! отримуЕати- е!дпое1дн! результати без Ера-;уЕанкя оообливостеи аеродикам!ки потокозих систем в сушарках.

5 метою узагальнекня результат1Е експеримектзльних дос-л!джень процесу суш!ння була Епкористана теор!я под!бност!, якз да? змогу описати явиша под!бного класу. В результат! проведение експеримектальких досл!джень отриман1 ' крив! су-ш!ння, крив! швидкост! суш!ння для р!зних товщин пильного шару, температур агенту обробки, шеидкост! руху агенту об-робки, пор1д ! розм!р!Е подр!бнено! деревини, якл■послужили вгеадними данный для мзтемзтнчного опису кОетики та динам!-ки процесу суш!ння на основ! ф1зичного та мзтематичного мо-делювачня. На рис. 6.2. наведен! крив! сукання ! шведкоот! .. сушения для р!зних товщин пильного шару. Тоещинз щ!льного шару Еибиралаоь на основ! результате, отриманих в роздО! 5, тобто не менше 200 мм. Аналог!чн1 крив! отриман! для р!з-ких порад деревини, температур ! швидкост! агенту обробки.

'ХРИВАЛЮТЬ СУ1Н1ННЯ - tc ,сек Рис. b.I. Крив! сушХння

- 2b -

ВОЛОИСТЬ МАТЕР1АЛУ - W

Рис. 6.2. Крив! цеицкост! суш!ння

- ¡¿у -

Матемзтичнз обробка експериментальних даних дозволила отри-мзти узагальнен1 критер1альн1 р1еняння для визначення телло-обм!нного критерию Нусельта, (Ми), газодинатчного критер!ю гомограмност1, (Но).

Для теплообм1нного критерш Нусельта, ускладненого ма-

сообм1ном отримако узагалькююче р1Енякня, (рис. 6.З.),

- .3.0

/ иО \

IV 0.:316Ре4'0:6'а2'531 — | (37)

V Ь ,

«с!е

де Ки- — - теплообмгнний критер1й Нусельта; «-„- коефищент теплообмену;

¿с- еквавалектний д1ачетр частники подр1бнено1 деревини; \с ~ коеф1ц1ент теплопров1дност1 Бологого пов1тря; V си

Нд -- - крптерай Реннольдса;

v

v - иепдклсть агенту обробки;

V - коеф!ц1ент глнематпчно! в'язкост1; '-с-'-м

Ьц — — - - критер1и Гухмана;

1 г;

1).)- температура "мокрого" термометра агенту суипння; Ь - товщжз тоестсто нару.

Для критерию гсмс'хр0нксст1 Ко отримано узагальнене р1в-кяння, рис. 6.4.

г а

Но - 1.3 10бРе0б255еи0бЭб| (38)

Ь /

Таким чином, тривалють суш1нкя подрхбнено! деревини мо>;е бути визначена двока способами, а саме: N„-30 2,3 30

"сум " - + - — (39)

Ы К У,.; де 1л'п _ початкоЕЗ нологють материалу "¿;

N - шеидк1Сть суипння е першому пер1од1 К/с;

Рис.б.З. Визначення критер1ю Нусельта

4,5

4,2

4,0

-2

Но = / * ■10 %o'235Gu0-s5(dHTD-s

-2,1

-2,2

[ñ

Рис.6.Визкачення крктер1ю гомохромност!

Vk - клкцева еолог1сть ма±ер1алу К - коеф1щбкт суппння в другому nepiofli.

Швидьисть суппння визначавмо за формулою IDO a (ty-tu)

N - -- , (40)

Г р б de

де г - питома теплота випаровування, приймалась при температур! "мокрого" термометра, Дж/кг;

Рб - базисна густина деревини, кг/'м3.

Коеф1щвнт сунйння в nepiofli падаючо! швидкост1 виявив-ся величиною прямо пропорц1йною швидкост1 суийння в первому nepiofli (N), для якого отримано р1внякня, (рис. 6.5.):

К - 0,0207 N. (41)

Другпй cnoci6 6 51льш точккм, але дозволяв отримати загадь кий час суппння без врахування тривалост1 першого та другого периоду i Епзначенкя коефхщвнту теплообм1ну, а са-ме:

Нгчь

t'o----(42)

у

На ochoeí отриманих результатов побудоЕан0 номограчи для впзкачення критерПв Нусельта (Mu), гомохронност! (Но), тривалост! суппння подрабнено! дереЕини.

3,0

и i

u roi о

H

£3 О

я

M

я

н e и о

o-i, = 220 мм, Z* = 1,5 ¡

4-1 = 250 мм, fr« 1,5 : O-i. = 300 мм, 1,5 '

m-X-JL = 220 мм, Ъ-¿const

4 б 8 10 12

швидгасть суниння - tí-ю2 %/с.

14 •.

•;с. 6.5- Залежн1сть коеф1ц1ента суш1ння в!ц швицхсст!

Иоисграма цля з'/.значенкя критер!ю Нус.ельта NlL

Значения Но

Значения Ее

- 35 -

ЕЛСНОБКИ ПО ДИСЕРТАЩЙНП! РОБОТ!

1. Розроблен! рзц1ональн! реяшын конвективного суииння подр1бне-них в1дкод1е дереЕинп в установках пильного шару, як! дозволя-ють на 5-7% знизити енергетичн1 внтрати,

2. Обгрунтован! конструктив^ пзрачетри оушильнпх установок шального шару колонного типу; при цьому сп1Ев1дношенкя висоти до д1аметру станогнть 1,5.

3. Естзкоглеко, на основ! ана-азу аеродинач1ки згекту обробки, що з метой забегпечення його равкоы1рного розпод1лу тоещинз шдльного шару повинна стзновити'не ыенше 200 мм.

4. Синтегоганз матемзтичкз модель процесу конвективного оушгння на баз! раЕНякь тепло- 1 ыасоперекосу.

5. Отршзн! критеразльн! увагалънюкт сп1вв1дношення для визна-чення осковних теплообменник характеристик процесу супиння.

6. Естановлено, цо коеф1ц1ент суииння в другому пер1од1 е Еелнчи-иною пропорщиною швидкост1 сушёння в першому пераодь шр вё-дображае особлиЕостё процесу обезводненкя подрёбнено'ё деревини в щёльному шзрё.

7. Розроблекий ефективннн алгоритм розрахунку кёнетики 1 дпначёкн процесу сушёккл в щёльному шзрё, щр базуеться на Еикористзннё методу мере*.

3. Обгрунтованё дез метсди вигначення тривалостё суш1ння подрёб-нених вёдходёз деревини в установка:-: щёлького шару:

- метод, засковакип на Еикористзннё уззгальнюючого рёвняння теплообмённого крнтерёю Нусельта з вёдповёдним под1лом процесу сушёння на дез перёоди (постёйко'ё 1 падаючо'ё швидкостё сушён-ня);

- метод, засковзний на базё крнтерёю гомохронностё з визнзчен-ням ёнтегрзльноё оцёнки тривалостё прооцесу.

5. ПобудоЕзич комограми, що дозеоляють за допомогою 1н:*енер'них метод1в Еизначити основн1 характеристики процесу сузпння.

Публ1кац11 здобувача по тем1 дисертацп

1. ПрнпкМ.Л. . Еороков Р.Г., Еорисекко Т. I. та 1к. Азтомзтизащя лроцеслв суш1ння деревинп у буд1вельн1Й 1ндустри: структурний синтез САК. //- К.:Буд1вельник, 1952.-184с.

:?. Прник П.Л.. Борисенко Т. I. та 1н. Математичне моделгавання процес1в конвективного супиння. //- К.:Еуд1Еельник. 1993.-248с

5. Борис-емко Т.1., Гербеп Е.М. Методп АнтенсифгкзцН процеслв су-и!кнл. '/• лёркгв : Технолог1чна клбернетпкз. 1993.-170с.

4. Еорисекко Т. I. , Гербеп В.М. Математичне моделювзнкя теплеоб-м1кних процес!в в суыильких установках щ!льного шару. // Харкав : Технолог 1чнз глбернетика. "1993.-192с.

5. Еорисекко Т.I., БубнякТ.I., Федоров 0.В. Розрсбка алгоритм; ошкюезння вектора температурноЕолст1сного стану л1сосушиль-ко1 камери периодично! дН.//- Харк1в. :АН, "1993р.- Зс.

6. Борисенко Т.!.. Бубняк Т.!.. Книш В.Л. Моделювзння клнетик: процесу супиння деревинп.//-ХарюЕ.:АН. 1993.-5с.

7. Борисенко Т.!.. Олзична модель процесу перемещения Е1льно1 во логи при нзгравашп деревинп // -Харюв.-:АН, 1993.-Зс.

3. Борисенко Т.!.. Аналлтичне досл1дження дина.ичних властивосте процесу сушгнкя дрхбнодисперсних фракщй дереЕини // -Xэр кле. : АН, "1993.-ос.

9. Борисенко Т. I., Гнатишпн Я. М., Експпериментальне. досл1д;*енн.-

оонозних теплоф!зичнкх характеристик подрабнених деревинних 31дх0д1в // -Харк1в.:АН, 1593.-12с.

,10. Борисенко Т. I., Досл1длекня ф1зико-механ1чних характеристик подрабнених в1дход1в /7 -Харкав.:АН. 1993.-9с.

11. Еорисенко Т. I. , Бубняк Т.1., Оптш.агзщя процесу конвективного суш1ння // -Хзрк1в.:АН, 1993.-10с.

12. Еорисенко Т.I. Досл!дкенкя коеф1ц1внту теплообкину в период! пост1пно1 швидкост! конвективного судпння дереЕини // -Хзр-к1Е.:АН, 1953.-5с.

13. Еорисенко Т.I., ХанпкЯ.М., Аксель руд Г. А. , Атачанюк В.М., Стремко М.П. Математична модель ф1льтраидйного процесу суппння катлярно-пористих коло!дних матер1ал1в // -Харклв.гАН, 1993.-18с.

14. Еорисенко Т.1., До розрахунку процесу сушгнкя тонкого шару подр1бнено1 дереЕини //' -Харьйв. :АН, 1993.-Зс.

15. Еорисенко Т.I. Розрахунск юнетики процесу супикня подр1бне-ннх в1дход1з дерезикп з шд. ль кому шар! ка баги теорП под1бнос-т! // -ХаргиЕ.:АН,- 1993.-4с.

16. Еорисенко Т.I. Анал!тичшш розБ'язок задач! аеродинашки сушильни;-; установок пильного шару подрибнених в!дход!в деревини // -Харк!Е.:АН, 1993.-4с.

17. Еорисенко Т.1. Розрахунок процесив сувпння подр!бнеко1 деревини э Еикористанкям методу с!ток // -Харк1в.:АН, 1993.-4с.

13. Еорисенко Т.1., Гербеп В.М. Математичне моделюзаяня теплообменник процесив в сушильних установка щ!льного шару //-Хар-к1в.:Технолог!чна кибернетика, 1993.-189с.

19. Прник М.Л., Гнатишин Я.М., Еорисенко Т.1.. Гербей В.М. Дос-л1дження термодинам !чних процес!в е деревообробщ //-Ль-

- За -

51Е:Укр.ДЛУ, 1993.-25с.

20. НрникМ.Л.. Гербей В.М., Борисенко Т.1., ОзарклвЛ.М. Михай-лозський А.Г. Г1дротермг-шз обробка дереЕини //-Лье1в:ЛЛТ1

1991.-42с.

21. Прник М. Л. , Гнатишин Я. М., Борисенко ГЛ., Розрахунок тепло-екх систем // -Льв1в:Укр.ДЛУ,1993.-27с.

22. ПрникЫ.Л., Гкатишин Я. М., Борисенко Т. I., Гербей В.М. Розрахунок. статичних 1 диналчних характеристик теплообм1нник1в //-Льт-в: Укр. ДЛУ, 1933. - 23с.

23. НрникМ.Л., 1лькпцький 1.М., Ноехков В.1., СобкоЗ.М., Борисенко Т.1., Аналатичний метод розрахунку юнетики суш1ннн под-р!блених е1дход1е деревини //Льв1в-Харк1в: ТехнолоНчна к1бер-нетпкз, 1993.-5с.

24. ПрникЫ.Л., 1льницький 1.М., Ковров В. I., Борисенко Т.1. Аеродпналка процесу судпнкя подрабненог деревини в пильному шзр1 •■'/- Льв1з-ларк1Е.: Технологична кибернетика, 1993.-5с.

25. Борисенко Т.1. 1нженерн1 методи розрахунку клнетики 1 дпнамз.-кп суш!ннл дерезики //-Харгав:Технолог1чна к1бернетика, 1993. -115с.

26. НрникМ.Л., Седоткш 1.М., ДудюкД.Л., Гербей В. М., Борисенко Т., Сорока Л.Я. Применение вероятносных и детерминистических методов при решении технологических задач в дерезсоброба-тывающей и строительной промышленности //-Ки1в:Технолог1чна кибернетика,1993.-211с.

27. Гербен В.М., НрникМ.Л., ДудчакМ. I., Борисенко Т. I. Оснози проектування сушильни:-; цех!в //-Ки1В:Еуд1велькик,

1992. -312с.

28. НрникМ.Л., Степура 0.1., Борисенко Т.I., Гербей Е.М. Еизна-чення 1мпульсно1 перех1дно'1 фуккцП 1дентиф1кованого об'екту з

впкористанням п.ндексних посл1доЕностей -Дье1е-Хзрк1е:Техноло-Г1чна кибернетика, 1993.-7с.

29. Гербей В.М., Борисенко Т.1., Гнатншпн Я.М. Досл1дження коеф1-ц1внта суапння в перюд пэдаючо! шеидкост1 -ЛьЕ1в-Харк1в:Технолог 1чна кибернетика, 1993.-7с.

30. Еорисенко Т.1. Числовий метод ршення р1енянь тепло- 1 насо-обм1ну -Льв1Е-Харк1Е:Технолог1чнз гйбернетика, 1993.-Зс.

31. Еорисенко Т.I., ПрникМ.Л., Гербей В.М., Садовський Ю.А. Досл1дження спостережливостх 1 кер0ЕЗН0ст1 багатомхрних тепло-мзсообм1нних систем -Льв1в-ХзргиЕ:Технолог1чнз кибернетика, 1993.-5с.

32. Еорисенко Т..1., Гербей В. М., Басалига е.В., ПрникМ.Л. Моде-люезння процесу д1електричного сушгння деревини -Льв1Е-Хар-к!в:Технолог1чнз кибернетика, 1993.-9с.

33. Гнатишин Я.М., Еорисенко Т.1., Ляляк 1.М. Експериментальне досопдження процес1в сушиння подр1бненп>: в1дход1в в установка:-: колонного типу, експериментальне досл1дження основних законо-м1рностеп кинетики суппння -Лье1е-Хзрк1е:Технологична кибернетика, 1993.-7с.

34. Нов1коез С. 5?.. Еорисенко Т.1., Книш В.<3. • Досл1дження статис-тичних характеристик л1сосушильно1 камери -ЛЬЕ1Е-Харгпв:Техно-лст1чна кибернетика, 1993.-4с.