LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Науково-технічні основи конвективно-радіаційного сушіння деревини

параметри Стокса плоскополяризованої хвилі випромінювання із відповідним стовпцем Максвелла для тих випадків, коли має місце змішування двох або більше пучків випромінювання й стан поляризації яких відомий, а потрібно спрогнозувати стан поляризації отриманої суміші пучків випромінювання.

Дослідження температурних полів, як і зон концентрації енергії на поверхні матеріалу при його опроміненні, вимагає узгодження терморадіаційних і оптичних параметрів деревини з аналогічними параметрами генераторів випромінювання. В свою чергу, отримання інформації про температурні поля та області (зони) концентрації поглиненого випромінювання може бути реалізоване шляхом аналізу виміряних на різних довжинах хвиль коефіцієнтів відбивання, пропускання та поглинання деревини, як і спектральних інтенсивностей випромінювання генератора теплової енергії. Інакше кажучи, математична задача зводилась до отримання ряду інтегральних рівнянь за відомих із експериментів значень терморадіаційних характеристик.

Розглянута фізико-математична модель температурних полів в процесі конвективно-радіаційного сушіння, яка дозволила отримати рівняння, що відображають фізичну модель опромінення поверхні деревини і закони перенесення променевого потоку в середину матеріалу.

Розкрито вплив факторів на формування енергетичних полів в геліосушарці, а також розкрито фізичну суть критеріїв ефективності. Показано шляхи керування спектральним складом генератора інфрачервоного випромінювання. Наведені методи усереднення оптичних властивостей конструктивних елементів конвективно-радіаційної сушильної установки. Використання інтегральних характеристик коефіцієнтів відбивання, пропускання та поглинання, які осереднені по 90% спектральному діапазоні енергії випромінювання забезпечує достатню точність інженерних розрахунків та дозволяє скоротити їх трудомісткість.

Проведено моделювання теплообміну випромінюванням в геліосушарці на основі методу електротеплових аналогій з використанням відповідних теплових ланцюгів замкненої системи „випромінювач – прозоре середовище – огородження камери – об'єкт сушіння".

Для розрахунку променевого теплообміну використано матричні методи для поверхонь теплообміну, що дозволило отримати формули для розрахунку густин теплових потоків або температур поверхонь, що беруть участь у променевому теплообміні.

На основі синтезу основних законів оптики світлорозсіювальних матеріалів у нашій роботі дістали подальший розвиток теоретичні основи взаємодії поляризованого електромагнітного випромінювання з колоїдними капілярно-пористими матеріалами, які дозволяють поглибити та значно розширити основні положення про вплив температурних полів на розвиток напружено-деформівного стану деревини й деревинно-листових матеріалів при їх сушінні. В зв'язку з чим, на основі фізико-математичного методу моделювання із використанням матриць перетворення доопрацьовано метод синтезу пружно-в'язких задач деформування матеріалу при його сушінні, що дозволило розробити неруйнівний спосіб контролю напружено-деформівного стану деревини в процесі сушіння.

У третьому розділі наведено теоретичні дослідження внутрішнього та зовнішнього тепломасообміну в процесах сушіння. Доведено, що, незважаючи на значну кількість класичних та операційних методів розв'язання задач нестаціонарного тепло-і масоперенесення в процесі сушіння, які базуються на теорії термодинаміки незворотних процесів, важливої ваги набувають основні положення теорії перенесення тепла й вологи в процесі сушіння деревини та правильне трактування потенціалів їх перенесення. Обґрунтовано необхідність розгляду таких термодинамічних сил енерго-і вологоперенесення, як хімічний потенціал, вологовміст, потенціал масоперенесення, а для виявлення фізичної суті масообмінних параметрів – розгляду термодинамічних властивостей матеріалу. Розглянуті рівняння молярно-молекулярного тепло-і масоперенесення, які встановлюють зв'язок між тимчасовими та просторовими змінами потенціалів перенесення. Для одночасного знаходження в процесі конвективного і радіаційного сушіння деревини полів розподілення потенціалів (температури, вологості, тиску) на поверхні та всередині матеріалу при заданих початкових умовах і закону взаємодії навколишнього середовища з поверхнею деревини наведені їх рівняння.

Хімічний потенціал, який представляє собою приріст внутрішньої енергії компонента системи при одночасному зростанні маси й відноситься до основних рушійних сил при масообміні, в міру протікання процесу сушіння вирівнюється і в момент рівноважного стану він є однаковим у всіх існуючих фазах, в яких знаходиться об'єкт сушіння.

Сушіння деревини є типовим незворотнім процесом, в якому кількість вологи, що видаляється, змінюється в об'ємі та в часі. В зв'язку з чим сушіння розглядають як комплексний процес одночасного перенесення енергії (тепла) і маси (вологи), які взаємопов'язані між собою та впливають одне на одного. На основі положень теорії тепла і рідини нами розв'язані системи диференціальних рівнянь молекулярно-мольного тепловологоперенесення за відповідних граничних умов, що дозволило описати розподілення потенціалів перенесення температури та вологості. Для одночасного знаходження полів розподілення потенціалів температури, вологості та тиску на поверхні і в середині матеріалу задають початкові умови, геометричну форму об'єкта сушіння та зони взаємодії агента сушіння з поверхнею деревини. Через останні умови проявляється величина впливу на явища перенесення тепла і вологи при конвективному та конвективно-радіаційному способах сушіння. Розв'язання диференційних рівнянь тепло- й волого провідності для чисто конвективного та конвективно-радіаційного сушіння дозволило нам отримати рівняння для визначення волого вмісту та температури в будь-якій точці матеріалу, на поверхні його і в центрі об'єкта сушіння для рівномірного та параболоподібного розподілень вологи й температур. Зокрема, в процесі конвективно-радіаційного сушіння рівняння для визначення:

– локальної температури об'єкта сушіння

; (1)

– температури поверхні

; (2)

– перепаду температур

; (3)

– локального вологовмісту

; (4)

– критичного вологовмісту

; (5)

– швидкості сушіння

. (6)

На основі балансових рівнянь тепломасообміну в процесі конвективного та конвективно-радіаційного сушіння отримані вирази, що дозволяють визначити коефіцієнт тепло-і масообміну.

Зокрема, для комбінованого конвективно-радіаційного сушіння деревини коефіцієнт теплообміну визначається

Вт/(м2град), (7)

де – інтенсивність випаровування вологи з одиниці поверхні матеріалу, кг/(м2с).

Отримано залежності зміни коефіцієнта тепломасообміну від вологості матеріалу для різних режимів конвективного і конвективно-радіаційного сушіння.

Аналіз залежностей критерію Нусельта від терморадіаційного критерію Гухмана при зміні значень останнього в межах 1,07...1,47 вказує на те, що видозмінений критерій Гухмана () характеризує термодинамічні властивості агента сушіння, які не залежать від властивостей об'єкта сушіння та режиму омивання поверхні сушильним агентом. Це говорить