CC BY
9
Науковий вкиик НЛТУ УкраТни. - 2011. - Вип. 21.7
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 674.047 Мол. наук. ствроб. В.Я. Озармв; астр. В.С. Козар -
НЛТУ Украти, м. Львiв
МЕТОДИКА ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТОПОЛОГ11 ТЕМПЕРАТУРНО-ВОЛОГ1СНИХ Й АЕРОДИНАМ1ЧНИХ ПОЛ1В
Розкрито особливостi топологи рiзних полiв в сонячнiй сушарщ. Наведено роз-подiли зон 1х дослiдження. Розглянуто схеми типових теплових процесiв. Наведено рiвняння розподiлiв температурних полiв i поля швидкостей циркуляцп повiтря у процесi терморадiацiйно-конвективного сушшня рiзних вологих матерiалiв.
Вщомо [1], що теплов1 процеси становлять основу багатьох вироб-ництв люового комплексу, де реал1зуються р1зш ф1зичш, х1м1чш, мехатчт явища, з допомогою яких здшснюеться цшеспрямований вплив на оброблю-ваш технолопчш середовища та матер1али (об'екти оброблення) з метою от-римання певного кшцевого результату. Тому, в будь-якому тепловому проце-с беруть участь як основне середовище, так 1 додатково введет компоненти з використанням ф1зико-х1м1чних, мехашчних, тепломасообмшних, оптичних вплив1в (рис. 1).
Рис. 1. Загальна схема тепло-техшчного процесу
Варто зазначити, що характер класифжаци процешв сприяе не тшьки з'ясуванню само! сут того чи шшого процесу, поглибленню анал1зу, система-тизаци 1 узагальненню, визначенню загальних шдход1в для !х вивчення 1 роз-роблення метод1в штенсифжаци самого процесу, але й дае змогу вибрати уза-гальнювальний квал1фжацшний критерш, параметри, характеристики чи оз-наки, за якими \ здшснюеться розмежування всього масиву об'еклв. Тому, зпдно з ф1зичною суттю, залежно вщ природи явищ, ус процеси можна умов-но роздшити на теплов1, масообмшш, мехашчш та пдромехашчш процеси.
За допомогою аналопзаци процеЫв, використання яко! як комплексу широких аналогш е необхщним, в тих випадках, встановлюеться под1бшсть в мехашзм1 переб1гу процеЫв \ узагальнюються ф1зичш модел1 мехашзм1в процеЫв. I хоч процеси мають р1зну природу, побудована ф1зична модель !х ре-
3. Технолопя та устаткування деревообробних пiдприeмств
83
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраТни
^заци характеризуемся загальнiстю механiзму. Сам механiзм того чи шшо-го процесу складаеться iз таких елементiв перенесення тепла i маси, наприк-лад: явищ конвективно! дифузи; молекулярно! дифузи; термодифузи; опору фазового переходу, що залежить вiд фiзичноl сутi й специфжи процесу.
Дослiдження розподiлу температури та вологовмюту в процесi термо-радiацiйно-конвективного сушiння рiзних вологих матерiалiв описано в роботах П. Д. Лебедева, В. А. Книша, Я. А. Долащса, С.Г. 1льясова, Гарбера, Ф. Кольмена i А. Шнайдера, Р. Борхерта i В. Юбiца, М. Дерiбере та ш. У цих роботах наведено результати експериментальних дослiджень з вивчення мож-ливостi доцiльного використання променево! енерги для сушiння деревини.
Процес сушшня, розподiлу температурних та швидюсних циркуля-цiйних полiв в сонячнш сушильнiй камерi значною мiрою залежить вщ аеро-динамiчноl схеми i системи сушильно! камери. Щодо дослщження аеродина-мiки люосушильно! камери то варто зазначити, що певний штерес становлять роботи проф. П.В. Бшея [1].
Варто зазначити, що характер руху газу (пов^ря) залежить вщ сшв-вiдношень мiж силами ваги, силами внутршнього тертя та шерцшними силами. Пiд час аналггичного дослiдження руху сушильного агента необхщно скласти рiвняння, що буде визначати поле швидкостей в рухомому середови-щi, тому що швидкiсть е основною змшною в подiбних задачах.
Динамiчне рiвняння руху дае змогу використовувати критери Фруда
2
/ т- —2
(рг =-, де: ю - швидюсть повггряного потоку, q - прискорення земного тя-
q ■ I
жшня, 1 - характерний або визначальний розмiр), Рейнольдса (Яе = — ■ I, у -
У
коефщент кшематично! в,язкостi) i Ейлера (Еи = А— , р - густина повiтря).
р■ —
Для випадку стацiонарного й чисто вимушеного руху узагальненi рiв-няння руху можна записати [2] таким чином:
г
/............л
Х1 ^2 Хз
для температури — = / — , —, —;Яе,;Ргг,... ; (1)
го
. —
для швидкоси-= ф
—о
. АР
для швидкоси-2 = У
р■ —
у I I I у
/Х1 Х2 Хз Л
—,-у, — Р; Р2,
Г Х1 Х2 Хз Л
Т~' 7;Ке';Р11;
\ I I I у
Для порiвняння якостi розподiлу температурних полiв i поля швидкостей циркуляци повiтря у гелюсушарщ, зазвичай, за параметр оптимiзацil ви-користовують коефiцiент варiацil температури i швидкостi циркуляци. Характер розподшення цих полiв адекватно апроксимуеться рiвнянням 3-го порядку, тобто
у = а0 + а1 ■ х + q2■ Х2 + а3 ■ х 3, (2)
де: а0, а1, а2, а3 - параметри (коефiцiенти), що визначаються методом наймен-ших квадралв; Х - безрозмiрна координата (Х = Х
84
Збiрник науково-технiчних праць
Науковий iticiiiik- НЛТУ УкраТии. - 2011. - Вип. 21.7
Рис. 2. Схема до^дження температурно-швидшсних полiв в гелюсушарщ
Варто зазначити, що розподш агента сушшня (повiтря) за довжиною камери iз достатньою для практики точшстю саме визначаеться за параболiч-ним рiвнянням 3-го ступеня. Розподш температурних полiв, як i швидкостей циркуляци, можуть бути представленi рiвнянням
(3)
ссх = с + щ-х + с2- х" + С х, (4)
тобто величина у^юь ю2; ю3 - швидкiсть температури, або витжання повiтря на вiддалi Х вщ початку осей координат.
Нагштальний канал сушарки - це повггровщ прямокутного перерiзу зi сторонами В i Н (В - ширина, Н - висота каналу нагштання повiтря iз пло-щею поперечного перерiзу Б i довжиною камери Ь).
Саме тому велико! ваги набувае змша характеру розподiлу температу-
tx = to + ti- x +12- x2 +t33; = Ю0 + Щ-Х + Ю2- x2 + (Щ - x3,
ti
ри (t = —
It
ч • • / - Ю
) 1 швидкост! (ю
сер
нати (x = x). L
a>.
) на довжиш камери за безрозм1рно! коорди-
сер
Лггература
1. Билей П.В. Технология камерной сушки пиломатериалов твердых лиственных пород : монография / П.В. Билей. - Львов : Изд-во ЛЛТИ, 1991. - 79 с.
2. Озаркчв 1.М. Основи аеродинамши i тепломасообм1ну : навч. поабн. / 1.М. Озарюв, Л.Я. Сорока, Ю.1. Грицюк. - К. : Вид-во 1ЗМН, 1997. - 280 с.
Озаркив В.Я., Козар В.С. Методика исследования топологии темпе-ратурно-влажностных и аэродинамических полей
Раскрыты особенности топологии различных полей в солнечной сушилке. Приведены распределения зон их исследования. Рассмотрены схемы типичных тепловых процессов. Приведены уравнения распределения температурных полей и поля скоростей циркуляции воздуха в процессе терморадиационно-конвективной сушки различных влажных материалов.
Ozarkiv V.Ya., Kozar V.S. Method of temperatural and humidital topology research and aerodynamic fields
The features of topology of the different fields in a sun dryer have been discovered. Distribution of their research areas have been shown. A scheme of typical thermal proces-
3. Технолопя та устаткування деревообробних шдприемств
85
Ha^OH&^bHHH ^icoTexHÏHHHH yHÏBepcHTeT yKpaÏHH
ses considered. Cite the equations distribution of temperature fields and velocity fields of air circulation during termoradiation-convective drying of various moist materials.
YflK 674.047 npo$. n.B. Emeu, d-p mexH. HayK;
acnip. E.I. npucmaecbKuu - HHTY YKpawu, m. Hbeie
AHA^O BHKOPHCTAHHfl A^EPE^ TEMOBOÏ EHEPriï B ПPOЦEСAХ CymiHH^ AEPEBHHH
npoBegeHo aHam3 3a.ne:®:HocTi g.na BH3HaneHHa MacH Ta eHTa.n£>mï TonKoBHx ra3iB, OTpuMaHux Big cna.nroBaHHa gepeBHoro na.nHBa, Ta nHToMHx BmpaT Ten.noBoï eHepriï Ha BHnapoByBaHHa Bo^oru 3 gepeBHHH.
bhpoôhh^tbo i BHKopHCTaHHa Ten^OBOï eHepriï b npo^cax cymiHHa nH-^OMaTepianÎB i 3aroToBoK, ^yrn,eHoro i CTpyraHoro mnoHy Ta nogpiÔHeHoï gepe-bhhh e Hag3BHHaÔHo aKTyantHoro npoô^eMoro ctorogeHHa. Ha npoцeсн cymiHHa i HarpiBaHHa gepeBHHH Ha gepeBooSpoÔHHx nignpHeMCTBax BHTpanaeTtca go 70 % BHpoô^eHoï Ten^oBoï eHepriï. OT^e, aKTyantHe nHTaHHa m,ogo pamoHant-Horo BHKopncTaHHa Ten^oBoï eHepriï, mTKoro BH3HaneHHa ïï kophchhx BHTpaT Ta mo^^hbhx BTpaT.
HacaMnepeg Ten^oBa eHepria BHTpanaeTtca Ha внpo6ннцтвo TenroHocia y BHraagi TonKoBHx ra3iB, BogaHoï napH aôo HarpiToï BogH. ^k TenroHocrn Ton-kobï ra3H e HafigemeBmHM BHgoM Ten^onocTanaHHa [1, 2]. HaHÔmtmy BHmy Ten-^oTBopHy 3gaTHicTb Mae npHpogmfi ra3, ane ^ HagTo gopornô TenroHocrn, m,oô ôoro BHKopncToByBaTH b gepeBooôpoômfi npoMHC^oBocTi. HafigemeBmHM e Ten-^oHociô, oTpHMaHHH Big cnanroBaHHa gepeBHoro na^HBa. ^k gepeBHe na^HBo Mo^Ha BHKopncTaTH mcocinm BigxogH, KrntKicTB aKHx b YKpaïHi CTaHoBHTB
3 .... .
6^h3bko 1,7 mot m aôo 12 % Big oôcary mco3aroTiBm. Ha gepeBooSpoÔHHx nig-npneMCTBax BHacmgoK nepepoô^eHHa Kpyraux mcoMaTepianiB yTBoproeTtca 3HanHa KrntKicTB BigxogiB: y rnconn^BHoMy внpo6ннцтвi - go 35 %, y BHpoô-HH^rai gBepHHx Ta BiKoHHHx ô^oKiB - go 31 %, y BHpoÔHH^rai napKeTy - go 30 %, y BHpoÔHH^rai MeômB - go 54 %, y peMoHTHo-ôygiBe^BHHx poôoTax - go 33 %. TaKHM hhhom, oTpHMaHi y bhpoôhhhhx ^xax BigxogH HeoôxigHo yTHm3y-BaTH m^axoM cnanroBaHHa Ha CMiTTe3BanHm,ax aôo BHKopHCTaTH g^a BHpoÔHH^ TBa gepeBHo-CTpy^KoBHx nnHT i aK gepeBHe na^HBo - g^a oTpHMaHHa gemeBoï Ten^oBoï eHepriï.
Y npo^ci cnanroBaHHa na^HBa 3 gepeBHHH yTBoproroTtca TonKoBi ra3H 3 BHmpro Ten^oTBopHoro 3gaTHicTO, aKa BH3HanaeTBca 3a BigoMoro ^opMy^oro [1, 3]
Qe=4.19(81C+300H-26<9), K^/Kr, (1)
ge C, H, O - BignoBigHo BMicT y na^HBi 3 gepeBHHH вyraeцro, BogHro i khchw.
BHm,a Ten^oTBopHa 3gaTHicTb na^HBa 3 gepeBHHH 3ane^HTB Big ïï boïïo-rocTi. ^^a po3paxyHKiB npHHMaeTtca 3HaneHHa BigHocHoï Bo^orocTi gepeBHHH
We=30%.
Maca cyxoï nacTHHH ra3iB, m,o yTBoproeTtca y npo^ci 3ropaHHa 1 Kr BH3-HanHTbca 3a ^opMy^oro
1 + L Wb + 9H + A . (2)
q = 1 + aLo--Kr-ra3y/Kr-nanHBa, (2)
100
86
36ipHHK HayKOBO-TexHÏHHHx iipani»
