Аналіз конструктивних особливостей дерев'яних будинків і технологій їх виготовлення Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

Аналiз отриманих розв'язюв показуе, що безмежнi суми, як входять в рiвняння (8) i (9) дуже швидко сходяться. Це значить, що iз ще! суми для практичних розрахункiв, починаючи з Го = 0,20...0,30, достатньо використа-ти два характеристичнi кореш i вiдповiдну !м кiлькiсть додаючих рядiв. Для значень Го>0,30 розрахунок нестащонарних полiв потенцiалiв перенесення тепла i маси проводять за формулами:

Т(X,Го) 1 -КоК - гКоЬыКт

2

1 + £КоРпЫ 1

1 - X2 + -Ы

У

Л

/2

—X

V 3 у

+

1

22

ЕТСщ совУуЦп ехр(-цПГо);(11)

1-У2)Со8УгЦпехр(Го). (12)

п-1=1

е(х, го)- к^ьыГо- ^ ^ ( __

еКоП=1=1

1з рiвнянь (11) i (12) можна отримати дуже важливi розв'язки для ана-лiзу i розрахунку конвективно-радiацiйного сушiння шпону.

Зокрема, для перюду постшно! швидкостi сушiння, коли в середиш шпону мае мiсце стащонарне розподiлення температури, швидкосхiдними рядами сум рiвнянь (11) i (12) можна знехтувати.

Тод^ можна записати

Т

е =

Iооч ^0 _

- t0 '

и - и

1 ( 2 л 1 — - (1 - X2 - —

В1

ипоч - ир

1 - еКоК1 —еКоЬыК 1 2

= К1тЬыГо -1 (1 + еКоРпЬы )1 - X:

К

2

1 -еТ К -Ьы-

е

Ы1

(13)

(14)

(15)

г

де К

д(т)я

К = V ЛАТ у

- теплообмшний критерш Кiрпичова.

Для середшх теплообмiнних потенцiалiв перенесення тепла i маси розв'язок рiвнянь (13) i (14) можна представити таким чином:

Т

К - ¿0

1 - еКоК, -1 еКоЬыК 2 т

V

2 2 — + —

3 ВI

\

1 - КоЬыК,.

У

1

1

л

—е + — V 3 В1 у

и - и

е = _^ч-= К1тЬыГо = К¥от

иооч - ир

тт

Кк

> (16)

(17)

(18)

е В1

де Гот = ЬыГо - пгрометричний критерш Фур'е.

Стввщношення (16) i (17) представляють собою рiвняння кшетики сушiння, якi дозволяють отримати ряд важливих розв,язкiв для визначення швидкост i тривалостi сушiння шпону, коли вiдомi змiна середньо! температури i коефiцiенти перенесення тепла i маси. Так, наприклад, масообмш-ний критерш Юрпичова рiвний

г

г

0

ооч

г - г

К1п = КоЬи(( -г0)Б1 +1/3 -б) (19) i таким чином, швидкiсть сушiння буде рiвна

Ж = 100а(гс - 1—) (20)

с!т рБ Яг (1/ Б1 + 0,ЗЗб) ( ^

dW

де

dт

ш -100'

- швидюсть сушшня мaтерiaлу, %/с.

V dт dт

У випадку, коли б = 0 (коли волога перемщуються у рщкому видi), то рiвняння (20) набуде виду

N = № = 100а(^с - ). (21)

dт рБ гЯ

Сшввщношення (14) представляе собою рiвняння криво! сушшня, яке для першого перюду дае можливiсть отримати формулу для визначення три-вaлостi сушiння, тобто

т ГЯРб Wп - WKp ) (22)

Т1 =—тттгт—^—, (22)

100а(/ -1) '

де Wп, Wкp - вщповщно початкова i критична волопсть шпону.

Таким чином, щоб визначити швидюсть сушшня N i тривалють сушш-ня в першому перюда, коли iз мaтерiaлу випаровуеться вшьна волога, слiд, крiм режимних пaрaметрiв конвективного сушiння (температури середовища гс, температури мокрого термометра гм = г—, початково! вологостi Wп, пи-томо! теплоти перетворення г, товщини мaтерiaлу, базово! густини рБ), знати параметри, якi можуть бути отримаш тiльки в результaтi експериментальних дослiджень (коефiцiент теплообмiну а, критичну волопсть Wкp).

Спiввiдношення (13) i (14) дають можливiсть отримати розв'язки для визначення температури i вологост в будь-якiй точцi об'екта сушшня, як i для критичного вологовмюту.

Зокрема, для поверхнi мaтерiaлу, коли X = — = 1, отримаемо

Я

*П°Ч -10 = 1 - КоЬи—п; (23)

1с - 10 Б

= — ЬиГо +1 (— + бКоРпЬиК1), (24)

т /-ч \ т т / ? V /

и - и

^ ПОЧ ^ ПОВ

ТТ - тт п 3

иПОЧ иР ^

а для центру мaтерiaлу (Х=0)

-10 (1 1 л ^-- = 1 - КоЬиК1

г - г

I п I,

-Б +

с - г0 V3 БJ

(25)

ипО4—Иц = К1 пЬиГо -1 (/ + еКоЬиК1 п). (26)

т г т т т г \ т т / V/

иПОЧ - иР 6

Тодi, для перепаду вологост i температури мiж поверхневими i центральними шарами, тобто середини матерiалу, можна записати

tnOB -1Ц =1 - sKimKoLu , (27)

tc - to 2 m ' K >

итЦ - UПОВ = "2Kim (1 + sPnKoLu). (28)

UПОЧ U P 2

В розмiрному видi спiввiдношення (27) i (28) перепишуться

(( -1 ц )=(29) (ТТц - UnOB ) = + 4п - tu, ). (30)

2am РБ

Таким чином, якщо критерiй фазового перетворення рiвний нулю (е= 0), то перепад температури в матерiалi вiдсутнiй, а температура ма-терiалу рiвна температурi мокрого термометра, тобто

t(X,т) = tM = tc - = const. (31)

а

Для визначення критично! вологост матерiалу можна використати рь вняння (17). Тод^ можна записати

UКР = UПОЧ - KimFo КР Lu(UПОЧ Up), (32)

а з врахуванням останнього рiвняння отримаемо

Ukp = Тпов +1 (Kim + sKoLuKimPn- Up). (33)

Таким чином, теорiя тепло-i масообмiну дозволяе отримати рiвняння, якi мають велике теоретичне i практичне значення, оскiльки дозволяють за середшм значенням температури шпону i коефiцiентами перенесення тепла визначити швидюсть сушiння, а значить звести розрахунок масообмшу до розрахунку теплообмiну.

Лггература

1. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. - М.: Энергия, 1978. - 480 с.

2. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. - М.-Л.: Госэнер-гоиздат, 1963. - 535 с.

УДК 66.047 1нж. О.В. Стамславчук; проф. Я.М. Ханик, д-р техн. наук;

доц. В.П. Дулеба, канд. техн. наук - НУ "Львiвська nолiтехнiка"

ОБ'СМНО-КОНТАКТНИЙ МЕТОД СУШ1ННЯ Б1ОЛОГ1ЧНО-

АКТИВНИХ МАТЕР1АЛ1В

Наведено результати дослщжень сушшня дрiжджового молока об'емно-кон-тактним методом у щшьному шарi, з попередшм перфоруванням шару висушувано-го матерiалу.

O.V. Stanislavchuk, Ya.M. Hanik, V.P. Duleba-NU "L'vivs'kapolitekhnika" Volumetric-contact method of drying of biological-active materials

In entry presentation the result investigation drying milk yeast volume-contact method of drying broken layer material.

Постановка проблеми. Проблема сушшня бюлопчно-активних пас-топод!бних матер1ал1в (зокрема хл!бопекарських др1ждж1в), незважаючи на цший ряд розробок, потребуе свого виршення, оскшьки процес сушшня обу-мовлений значними питомими затратами [1].

Анал1з останн1х дослщжень i публ1кац1й. У виробнищв найбшьш поширеним е сушшня у киплячому шар!, яке мае ряд недолтв (стирання ма-тер1алу та винесення др!бнодисперсно! фази матер1алу !з зони сушшня в нав-колишне середовище, що призводить до небажаних наслщюв на виробницга, багатостадшшсть та довготривалють процесу) [2].

Нами дослщжено ряд метод1в сушшня пастопод1бних матер1ал1в, як дозволяють вдосконалити процес сушшня бюлопчно-активних сполук, зокрема, фшьтрацшне сушшня пастопод1бного бюлопчно-активного матер1алу !з штучною пористютю. Однак i вони мають сво! недолжи (низька продук-тившсть та довготривалiсть процесу) [3, 4]. Основною причиною небажано! тривалостi сушшня е низька штенсившсть пiдведення тепла в зону сушшня. Створення штучно! пористост матерiалу також не дае бажаних результалв, оскiльки в процес сушiння зменшуеться вiльний об'ем шару.

Постановка завдання. Мета нашого дослщження полягае в по-дальшiй штенсифжацп сушiння, зниженнi питомих затрат i пiдвищеннi якос-тi готово! продукци.

Iнтенсифiкацiя сушiння досягаеться збiльшенням теплового потоку в зону процесу зневоднення за рахунок теплопровщност вщ металево! сiтки до вологого матерiалу. Дослщження проводились у двох напрямках:

• металева с1тка, розмщена у шар1 висушуваного матер1алу горизонтально до площини перфорованого дна камери, створення при цьому р1зно! штучно! пористостц

• металева сггка цил1ндрично! форми, яка розмщена у шар1 висушуваного ма-тер1алу, диаметр яко! бшьший за висоту шару, тобто, частина поверхт сгтки пе-ребувае над поверхнею шару матер1алу та створення р1зно! штучно! пористость Результати дослiджень порiвнювались з аналогiчними результатами

сушшня др!жджового молока, без наявностi " "сгток" " у шарi висушуваного матерiалу при р!знш штучнш пористост (рис. 1). Час сушшня матерiалу за таких умов складае бшьше 3000 с. Змша штучно! пористост в межах

0,66-10 % незначно впливае на кiнетику процесу, що можна пояснити змен-шенням вiльного об'ему. Однак, в даному випадку зменшення гiдравлiчного опору штенсившше у шарi матерiалу iз штучною пористiстю, нiж без наяв-ност штучно! пористостi (рис. 2, кривi 1, 4).

Наявнiсть горизонтально! металево! сiтки в шарi приводить до стабш-зацi! штучно! пористо! структури i пiдведення тепла кондуктивним методом до висушуваного матерiалу в област !! розташування. Наслiдком такого процесу сушшня е зростання швидкост падiння гiдравлiчного опору шару, збшь-шення швидкостi руху теплоносiя i скорочення тривалостi процесу (рис. 3, рис. 4). Як видно з кшетики сушшня (рис. 4) за шших однакових умов, час сушшня дослщжуваного матерiалу при наявност металево! сiтки у шарi ма-терiалу скорочуеться вiд 3000 с до 1500 с (рис. 4) порiвняно з процесом сушшня без металiчно! штки (рис. 1), а з металево! шткою з розвиненою контактною поверхнею (рис. 4, крива 4) час сушшня зменшуеться до 1200 с.

W, %

3 / 2 1

/ /

/

/ /

/

А Р, Па

90000

гЧ 1 2 3 4

■ 1 у /

/ \ I

\

- \

- (1

- \ 1

р I \ чч- ч

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000

Т,С

Рис. 1. Кнетика сушшня пастоподiбного бiологiчно-активного матерiалу при штучнш пористости

1 - Б = 0.66 %, 2 - Б = 1,32 %, 3 - Б = 10 %

т, с

Рис. 2. Змта перепаду тиску для суцть-ного шару матерiалу та iз створеною у ньому штучною порист^тю при тем-пературi теплоноыя 50 оС: 1 - Б = 10 %,

2 - Б = 5 %, 3 - Б = 0.66 %, 4 - суцыьний шар материалу

Безумовно наявшсть горизонтально! штки дае позитивний ефект, як з точки зору постшно! пористост структури, так i з точки зору зростання штен-сивност сушшня. Однак, слщ зауважити, що таке розмщення металево! сггки дае позитивний результат тшьки в зош !! розташування, а не по всш висот шару. На штенсивнють тдведення тепла кондуктивним методом для шару ма-терiалу, що розмщений над сггкою i тд нею !! наявшсть практично не впливае. Шар матерiалу над сггкою не дозволяе штенсивно на^вати !! i передавати до-датково тепло до вологого матерiалу, а пiсля того, як зони сушшня перемь щаються нижче Ытки, передача тепла шляхом теплопровiдностi через зменшення коефщента теплопровiдностi висушеного шару також зменшуеться.

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0

400

800

Р, Па

90000

W, %

Рис. 3. Залежшсть гiдравлiчного опору eid змши величини штучно'1 перфораци:

1 - 0.16 %, 2 - 0.67 %, 3 - 1.9 %

1800 т, c

т, c

Рис. 4. Залежшсть швидкостi сушш-ня до^джуваного матерiалу b розм^ щеною в шарi матерiалу металевою Ыткою eid змши величини штучно'1 перфораци: 1 - 0.16 %, 2 - 0.67 %, 3 -

1. 9 %, 4 - 0,4 % (металева стка 1з розвиненою контактною поверхнею)

80

70

75000

60

60000

50

45000

40

30000

30

20

15000

10

0

0

200

600

800

1200

1600

0

100

200

300

400

500

600

700

Р, Па

90000

W, %

80 ■

т, c

-

„ 2

\ 1 3

- ч ^

-

-

-

-

1080 1260 т, c

Рис. 5. Змша гiдравлiчного опору та

швидкостi профтьтровування теплоноыя через шар матерiалу вiд часу проколювання шару матерiалу:

1 - 0 с, 2 - 30 с., 3 - 90 с, 4 - 150 с

Рис. 6. Швидтсть сушшня дрiжджiв без шару крохмалю на кучерявШ стщ в(д швидкостi теплоноая:

1 - максимальна швидк\сть 0.022 м/с,

2 - середня швидк1сть - 0.012 м/с, 3 - мШмальна швидшсть - 0.007м/с

Дослщження кшетики сушшня MaTepiany 3i штучною пористютю i ци-лшдричною сггкою, дiaмeтp яко1 е бшьший, шж висота шару показують, що

70

60

50

40

30

20

10

0

0

0

720