Математическое Моделирование Процесса Вакуумной Инфракрасной Сушки Перговых Сотов

Abstract

Наиболее перспективной технологией сушки перговых сотов в настоящее время является вакуумная инфракрасная сушка, однако это направление на сегодня недостаточно исследовано. В данной статье произведено теоретическое исследование тепло- и влагообмена в процессе вакуумной инфракрасной сушки перговых сотов. Описаны граничные условия в процессе сушки и получены системы уравнений тепло- и влагообмена. Приведена методика решения задач тепло и влагообмена в процессе вакуумной инфракрасной сушки. Разработана методика численных расчетов температуры и влагосодержания пергового сота в процессе сушки. Проведено численное моделирование процесса вакуумной инфракрасной сушки перговых сотов, по результатам которого построены графические зависимости изменения температуры и влагосодержания пергового сота при изменении глубины и времени нагрева. Из полученных данных видно, что прогревание пергового сота происходит от центра к внешней границе. С уменьшением глубины нагрева температура изменяется медленнее в результате конвекции на внешней границе пергового сота. Наибольшая скорость влагообмена наблюдается в приповерхностных слоях, поэтому влагосодержание пергового сота на внешней границе близко к влагосодержанию омывающего воздуха. Максимально допустимая температура нагрева перговых сотов достигается за 1,2 часа, а средняя температура перговых сотов увеличивается с 25 С до 60 С за 2 часа. Среднее влагосодержание перговых сотов уменьшается с 260 кг/м3 до 145 кг/м3 за 2 часа вакуумной инфракрасной сушки, что показывает высокую эффективность исследуемой технологии при достаточно низкой удельной мощности нагревателей.Vacuum infrared drying is currently the most promising technology for drying honeycombs, but this direction has not been sufficiently studied to date. This article carried out a theoretical study of heat and moisture in the process of vacuum infrared drying of honeycombs. The boundary conditions in the drying process are described and the systems of equations of heat and moisture exchange are obtained. The technique of solving problems of heat and moisture exchange in the process of vacuum infrared drying. A method for numerical calculations of the temperature and moisture content of the honeycombs drying has been developed. A numerical simulation of the process of vacuum infrared drying of honeycombs was carried out. Based on the results, graphical dependences of changes in temperature and moisture content of honeycombs with a change in the depth and heating time were constructed. From the data obtained, it is seen that the warming of the honeycomb occurs from the center to the outer boundary. With a decrease in the depth of heating, the temperature changes more slowly as a result of convection at the outer boundary of the honeycomb. The highest rate of moisture exchange is observed in the surface layers therefore, the moisture content of the honeycomb at the outer boundary is close to the moisture content of the washing air. The maximum permissible temperature of heating honeycombs is reached in 1.2 hours, and the average temperature of honeycombs is increased from 25 C to 60 C in 2 hours. The average moisture content of honeycombs decreases from 260 kg/m3 to 145 kg/m3 in 2 hours of vacuum infrared drying, which shows the high efficiency of the technology under study with a sufficiently low specific power of the heaters