CC BY
10
3. ТЕХНОЛОГ1Я ТА
УСТАТКУВАННЯ ДЕРЕВООБРОБНИХ П1Д1ИЧЮ1СТВ
УДК 66.047 Проф. Я.М. Ханик, д-р техн. наук; тж. О.В. Сташславчук;
доц. В.П. Дулеба, канд. техн. наук - НУ "Львiвська nonimexmrn"
К1НЕТИКА КОНВЕКТИВНО-КОНДУКТИВНОГО СУШ1ННЯ ПАСТОПОД1БНИХ ТЕРМОЛАБ1ЛЬНИХ МАТЕР1АЛ1В
Наводяться результати розрахунюв кiнетики конвективно-кондуктивного су-шiння дрiжджiв у щiльному шарi, як у першому перiодi, так i у другому, а саме: виз-начення коефiцieнта пропорцiйностi та показникiв степешв критерпв подiбностi у критерiальному рiвняннi для розрахунку коефiцieнта масовiддачi, а вщтак i швидкос-тi сушшня в першому перiодi, тривалостi першого та другого перiоду, а також часу сушшня в цiлому.
Prof. Ya.M. Khanyk, ing. O.V. Stanislavchuk, doc. V.P. Duleba -NU "L'vivs'kaPolitekhnika"
Konvektive-contact kinetic of drying the termosensitive materials
In entry presentation the result consideration of kinetic the konvektive-contact drying yeast of unbroken layer material in the first and second period: determination of proportionate coefficient and position a Ma power of similarity criterion in the criterion Ma equation for consideration of the massdevotion coefficient and speed of drying in the first period, durability of the first and second period and the time of drying on the whole.
Постановка питання. Зростання попиту на сух1 хшбопекарсью др1ж-дж ставить задачу пошуку та промислового впровадження рацюнальних мето-д1в сушшня, як забезпечать збереження ix якосп, а також стшюсть шд час транспортування та збер1гання. На др1жджових заводах, в основному, застосо-вують конвективне сушшня др1ждж1в. Це обумовлено специф1чними власти-востями др1жджових клггин, як характеризуються термолабшьшстю, а також тдвищеною чутливютю до зовтштх чинниюв (змша температури та вологос-ri, швидкост теплонос1я та тиску середовища, швидкост зневоднення тощо).
Аналiз останшх джерел лiтератури. У роботах дослщниюв, очолю-ваних Е.А. Плевако, детально вивчеш бюх1м1чт i ф1зико-х1м1чш процеси, як вщбуваеться шд час конвективного сушшня др1ждж1в. Менше вивчеш тепло-ф1зичш явища матер1ал1в, а також ix мехашзм сушшня [1].
Механiзм сушшня пресованих пекарських дрiжджiв, що являють собою коло1дний капiлярно-пористий матерiал, ускладнений бiологiчними властивостями дрiжджових кштин, якi можуть рiзко змiнюватись шд час значного зниження вмiсту внутршньокштинно! вологи. Сушiння е важливим технолопчним процесом, який мае забезпечити пониження вологост дрiж-джiв iз збереженням у дрiжджових клiтинах всього комплексу ферменлв. По-ряд з температурою на^вання дрiжджiв важливу роль шд час сушiння мае тривалiсть процесу. Розвиток сучасно! технологи сушiння базуеться на таких основних принципах: вщ властивостей продукту як об'екта сушшня - до ви-бору методiв i режимiв сушiння, i на цш основi - до створення досконалих конструкцiй сушильних установок. Ц принципи повиннi бути покладенi в основу розв'язку проблеми сушiння пекарських дрiжджiв.
Однiею з основних задач технологи сушшня е керування технолопчним процесом, що узгоджуеться з властивостями об'ек^в сушшня та мехашз-мом перенесення вологи в них i дае змогу отримувати матерiали та продукти необхщно! якостi iз заданими характеристиками. Значний iнтерес мае метод кондуктивно-конвективного енергошдведення, за якого, ^м конвективного теплопiдведення, вiдбуваеться кондуктивне шдведення тепла через вологий шар матерiалу, а мiграцiя пари - через протилежний, сухий шар. Таким чином, процеси тепломасообмшу проходять в шарах з рiзними параметрами.
Ми дослщили конвективний метод сушшня пастоподiбних матерiалiв, вплив температури i швидкостi теплоносiя, а також висоти шару висушувано-го матерiалу на швидюсть сушiння та на яюсть отриманого продукту [2], од-нак вш мае певнi недолiки (низька продуктившсть та довготривалiсть процесу). Основною причиною небажано! тривалостi сушшня е низька штенсив-нiсть шдведення тепла в зону сушшня.
Постановка завдання. Мета нашого дослщження полягае в штенси-фшаци сушiння пастоподiбного бiологiчно-активного матерiалу, зниженнi питомих затрат i пiдвищеннi якостi готово! продукцй. Ми дослiдили вплив температури i швидкостi теплоносiя, а також висоти шару матерiалу на юне-тику конвективно-кондуктивного сушшня пастоподiбного бюлопчно-актив-ного матерiалу.
Ми дослiджували конвективно-кондуктивне сушшня, коли теплоносш омивае поверхню матерiалу i тепло пiдводиться до нижшх шарiв матерiалу теплопровiднiстю через меташчний контейнер. Випаровування в цьому ви-падку здiйснюеться з одте! поверхш, поверхнею боково! площi зразка мате-рiалу можна знехтувати, оскiльки вона е незначною порiвняно з верхньою поверхнею випаровування. Оскiльки пара бшя поверхнi матерiалу е насиче-ною i вiдповiдае температурi мокрого термометра, то брали швидюсть повер-хневого випаровування вологи з матерiалу такою, що дорiвнюе швидкостi випаровування 11 з вшьно! поверхнi рщини.
Внаслiдок дослiджень отримано графiчнi залежност^ якi вказують на вплив температури та швидкост теплоносiя, а також висоти шару матерiалу на швидюсть сушшня. Дослщжено вплив параметрiв теплоношя та висоти шару матерiалу на тривалють першого перiоду. На основi отриманих даних
152
Збiрник науково-техшчних праць
проведено узагальнення результат кiнетики процесу сушшня i отримано рiвняння (1) для визначення часу сушшня в першому перюди
т = -0,95 ¡-кр *
N
23.12
(1)
Залежшсть ткр вiд швидкостi сушiння у першому перiодi N показано на рис. 1.
Для ширшого узагальнення першого перюду сушшня ми використали критерiальну залежнiсть (2) [3]:
N4'= /(Яв; Рг'; вы; Ог; Но, Г1, Г2, Гз, ■■■) (2)
де: № - дифузшний критерш подiбностi Нуссельта; Яв - критерiй подiбностi Рейнольдса; Рг' - дифузшний критерш подiбностi Прандтля; вы - критерш подiбностi Гухмана; Ог - критерш подiбностi Грасгофа; Но - критерш гомох-ронност^ Г1, Г2, Г3 - геометричш симплекси.
№*10,2 %/год ( ехр *10 7 м/с
т*10"3о
Рис. 1. Залежшсть ткр вiд швидкосmi
1.8
(3 теор.
2.0
юТ^А;
Рис. 3. З^тавлення розрахункових та сушшня N експериментальних значень (.
Ыдносна похибка не перевищуе 18 %
Для отримання конкретно! критерiально! залежност (3) розрахували коефщент пропорцшност А та показники степешв т, п, к, s, якi можуть бути визначеш за вiдомих значень критерш N4' залежно вiд рiзних параметрiв процесу.
(
В
= А ■
ю
■ Р
\т
м
м
\п
Р В
Т - т
±с 1 м
т
с
/ л V
V12 У
(3)
де: ( - коефiцiент масовщдач^ м/с; I - довжина шару матерiалу, м; В - ко-ефщент дифузi!, м /с; А - коефщент пропорцiйностi; ю - швидкiсть теплоно-сiя, м/с; р - густина теплоносiя, кг/м ; ^ - динамiчний коефщент в,язкостi теплоносiя, Па-с; Тп - температура середовища, 0К; Тм - температура мокрого термометра, 0К; 11 i 12 - вiдношення геометричних параметрiв, м; т, п, к, s -показники степенiв критерйв подiбностi.
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Для визначення експериментальних значень критерiю ИЫ використо вували залежнiсть (4) [3]:
в-1 3
ИЫ
В у -(Рп - Ре)
(4)
2
де: 3 - штенсивтсть процесу випаровування з поверхт матерiалу, кг/(м -с); рп, ре - рiзниця парцiальних тискiв на поверхнi тiла та в навколишньому сере-довищi вщповщно, Н/м2.
У кiнцевому пiдсумку з врахуванням комплексу геометрично! подiб-
носи
Г а\*
V к у
де к - висота шару матерiалу, отримано критерiальне рiвняння:
Г о\
0.61
Иы' = 0.14 -10-7 - Яе098 - Рг
,0.98
,3.94
к
(5)
\п у
яке дае змогу розрахувати з достатньою точнiстю для шженерних розрахун-кiв коефiцiент масовiддачi, а вщтак швидкiсть сушiння в першому перiодi до досягнення критично! вологосп, що приблизно дорiвнюе (залежно вщ темпе-ратури) Жкр= 48-52,5 %. Зютавлення розрахункових та експериментальних значень коефщенту масовiддачi в показано на рис. 3.
Тривалють першого перюду, згiдно з результатами дослiджень, можна визначити за вщомими значеннями коефщента масообмiну за рiвнянням (6)
Оп - (Жп - Ж)
Т
(6)
100-в-F-(Рп - Ре)
Для кшьюсного розрахунку кiнетики сушiння у другому перiодi вико ристовуемо залежностi (7), (8) [3]
Ж - Жр Жр - Жр
= е~К-(т-ткр )
Ж - Ж,
Жкр - Жр
^ = е~Х - N - (т-ткр)
кР " р
i в кшцевому результат отримуемо:
Ж - ЖР = е-0,024- N - (т-ткр)
Жкр - Жр
(7), (8)
(9)
кР Р
Загальна тривалiсть сушiння становить
Оп-(Жп - Ж) 100-в-(Рп - Ре)
+
1
■£п
Ж - Жр
0,024- N Жкр - Ж
(10)
Отримаш рiвняння з врахуванням змши рiвноважно! вологост вiд температури i швидкостi теплоношя, а також товщини шару матерiалу дають змогу прогнозувати процес конвективно-кондуктивного сушшня пастоподiб-них бiологiчно-активних матерiалiв, як в першому перiодi, так i в другому, спроектувати сушильний апарат для задано! продуктивностi вщповщно до конкретних гiдродинамiчних та кшетичних умов процесу сушiння.
т
154
Збiрник науково-технiчних праць
Лггература
1. Гинзбург А.С., Улумиев А.А., Васильева А.С. Методы сушки пекарских дрожжей// Пищепром: Обзор. - М.: ЦНИИТЭИ, 1970. - 40 с.
2. Сташславчук О.В., Ханик Я.М. Термолабшьт матерiали. Кiнетика конвективного сушшня// XiMi4Ha промисловiсть Украши: Наук.-виробн. журнал. - 2005, № 2(67). - С. 36-38.
3. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.
УДК 674.02:621.923 Доц. О.А. Кйко, канд. техн. наук -НЛТУ Украти
ДОВЖИНА ШЛ1ФУВАННЯ ЗА ПЕР1ОД СТ1ЙКОСТ1 ЖОРСТКОГО АБРАЗИВНОГО ЦИЛ1НДРА У ПРОЦЕС1 КАЛ1БРУВАННЯ-ШЛ1ФУВАННЯ ДЕРЕВНОСТРУЖКОВО1
ПЛИТИ
Розроблена iмiтацiйна модель для визначення довжини процесу к^брування-шлiфування деревностружкових плит жорсткими абразивними цилшдрами за перiод стшкосп. Здiйснено порiвняльний аналiз роботи шструменпв iз врахуванням та без врахування флуктацп товщини плити.
Doc. O.A. Kyiko - NUFWT of Ukraine
Length of sanding for period of stability by rigid abrasive cylinders during
calibrating-sanding of particle board
The simulation model for definition of length calibrating - sanding process of particle board by rigid abrasive cylinder for period of stability is designed. The comparative operational analysis of tools with the registration and without the registration variability of particle board thickness is carried out.
Стабшьний рют темшв деревообробно! та меблево! галузей спричиняе постшне вдосконалення юнуючих технологш. Еколопчна та ресурсоощадна проблема замши масивно! деревини, як основного конструкцшного матер1алу у виробнищш мебл1в, виршуеться сьогодш зростаючими об'емами викорис-тання плитних деревних матер1ал1в.
Процес кал1брування (оброблення в розм1р за товщиною) деревностружкових плит е одним 1з найбшьш трудомютким, а вщтак таким, що потре-буе детального вивчення i удосконалення.
В Укра!нському державному лiсотехнiчному унiверситетi [1-4] роз-роблений i впроваджений у виробництво жорсткий абразивний цилшдр для здшснення процесу калiбрування шлiфування ДСП - ефективний замшник дорого! i малопродуктивно! шлiфувально!' шкурки. Недолiком проведених в УкрДЛТУ дослщжень iз вивчення особливостей роботи абразивних цилш-дрiв е те, що у них не враховано випадковий характер товщини оброблювано-го матерiалу. Натомють, iснуюча рiзнотовщиннiсть деревностружково! плити (результати попереднiх дослщжень показали, що рiзнотовщиннiсть ДСП тс-ля пресування може складати 3.. .4 мм) iстотно впливае на основш показники процесу оброблення.
Таким чином, завданням дано! роботи е встановлення основних зако-номiрностей роботи абразивного шструмента у процесi калiбрування-шлiфу-вання ДСП iз врахуванням флуктацй товщини плити.
