Моделирование процесса конвективной сушки дисперсного материала в гравитационно-движущемся монослое НА микрокинетическом уровне
Authors: Шевцов А.А. , Тертычная Т.Н. , Куликов С.С. 
Published: May 2021

Нелинейность дифференциальных уравнений тепломассопереноса А.В. Лыкова и сложность в экспериментальном определении неизвестных коэффициентов, входящих в них, не позволяют получить аналитического решения, что обусловлено зависимостью коэффициентов переноса от температуры и влагосодержания материала. Известные аналитические решения получены лишь для тел канонической формы (пластина, цилиндр, шар). Однако эти решения громоздки и сложны по структуре, что сдерживает их практическое применение. Для построения математической модели процесса конвективной сушки в работе сформулированы упрощающие допущения: форма частицы рассматривалась в виде неограниченного цилиндра; пренебрегалось аксиальной влагопроводностью, термодиффузией, теплопроводностью отдельной частицы. Применение теоретических методов микрокинетики непрерывной сушки дисперсных материалов, основанных на описании кинетики сушки единичных частиц, сформулированных упрощений, начальных и граничных условий позволили получить систему дифференциальных уравнений в безразмерном виде, описывающую процесс сушки единичной частицы при прямоточно-противоточном продувании агента сушки через гравитационно-движущийся монослой высушиваемого материала. Данная система уравнений является упрощенной (не учитываются температурные градиенты, термодиффузия, распределенность источника теплоты в самой частице) и решена методом Рунге-Кутта четвертого порядка точности. Приводится графическая интерпретация результатов моделирования на примере сушки семян льна, получившего широкое применение в производстве технического масла. Погрешность моделирования не превышает 12,5 %.

The nonlinearity of the differential equations of thermal mass transfer of A.V. Lykov and the difficulty in experimentally determining the unknown coefficients included in them do not allow us to obtain an analytical solution, which is due to the dependence of transfer coefficients on the temperature and moisture content of material. Known analytical solutions are obtained only for canonical bodies (plate, cylinder, ball). However, these solutions are cumbersome and complex in structure, which hinders their practical application. To build a mathematical model of the convective drying process, simplifying assumptions are formulated in the work: the shape of the particle was considered in the form of an unlimited cylinder; neglected axial WLA, thermodiffusion, thermal conductivity of an individual particle. The use of theoretical methods of microkinetics of continuous drying of dispersed materials, based on the description of the kinetics of drying of single particles, formulated simplifications, initial and boundary conditions, made it possible to obtain a sys-theme of differential equations in dimensionless form, describing the process of drying of a single particle during direct-flow countercurrent blowing of a drying agent through a gravitational-moving monolayer of a high-sutured material. This system of equations is simplified (temperature gradients, thermodiffusion, distribution of the heat source in the particle itself are not taken into account) and solved by the Runge-Kutt method of the fourth order of accuracy. A graphical interpretation of the simulation results is given on the example of drying of flax seeds, which has been widely used in the production of technical oil. The mode error does not exceed 12.5 %.