Научная статья на тему 'Основи динаміки процесу сушіння'

Основи динаміки процесу сушіння Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
67
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
деревина / вологість / вологовміст / вологопровідність / вологовіддача / швидкість сушіння / динаміка процесу сушіння / інтенсивність / timber / humidity / moisture content / moisture conductivity / drying speed / drying kinetics / intensity

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — П В. Білей, І А. Соколовський

Розглянуто методику дослідження процесу сушіння, в основу якої закладено розв'язок диференційного рівняння вологопровідності. Показано, що для конвективного сушіння деревини низькотемпературними режимами температурний градієнт всередині матеріалу не впливає істотно на процеси внутрішнього вологоперенесення та вологовіддачі поверхні деревини. Знайдено вирази, які описують криві сушіння для періодів сталої і сповільненої швидкості сушіння. Вказано, які величини необхідно знаходити експериментальним шляхом для складання теоретичних рівнянь швидкості сушіння.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Fundamentals of Drying Kinetics

The methods of drying process research that is based on the solution of the differential equation of moisture conductivity are studied. For the convective wood drying under low temperature a temperature gradient inside the material is shown to have almost no critical influence upon the processes of inner moisture and heat conductivity of the timber surface. Expressions that describe the drying curves for the periods of constant and slow rate of drying are found. Some values to be found experimentally in order to compile the theoretical equations for speed drying are proposed.

Текст научной работы на тему «Основи динаміки процесу сушіння»

Лiтература

1. Информационные технологии в управлении предприятием. - М. : Изд-во "Три квадрата", 2004. - 158 с.

2. О'Лири Д. ERP системы. Современное планирование и управление ресурсами предприятия / Д. О'Лири. - М. : Изд-во "Вершина", 2004. - 272 с.

3. Шеер А.В. Моделирование бизнес-процессов / А.В. Шеер - М. : Изд-во Весть-Мета-Технология, 2000. - 175 с.

4. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.gartner.com/it-glossary/enterprise-resour-ce-planning-erp/

5. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.idcukraine.com/about/press/ng/ pressRele-ase-121 -UA-ru_RU .j sp

6. [Electronic resource]. - Mode of access http://en.wikipedia.org/wiki/Stages_of_growth_model.

7. Nicholas G. Carr. Why IT doesn't matter anymore // Harvard Business Review. - June, 2003.

Семенюк А.Я. Бизнес-перспектива использования информационных технологий при реализации ERP-проекта на предприятии

Исследована роль информационных технологий и ресурсов как эффективных составляющих бизнес-процессов, а также подходы к внедрению и использованию современных ERP-систем в практику деятельности отечественных предприятий с целью повышения эффективности их деятельности. Рассмотрена совокупность вопросов научного обоснования теоретико-методических основ и прикладных инструментов управления ресурсами предприятия на основе проектного подхода (ERP-проекта). Обоснована необходимость и направления информатизации управления ресурсами предприятия с использованием проектного подхода.

Ключевые слова: ИТ, ERP-система, ИТ-проект, ERP-проект.

Semenyuk A.Ya. Business Perspective of the Use of Informational Technoligies During the Enterprise ERP-Project

The role of informational technologies and resources as the effective elements of the business processes analyzed as well as approaches to implementing and using the modern ERPsystems in the functioning of the national enterprises to increase the effectiveness of their operational activities. Observed a set of questions and issues with theoretical and methodological basis for application management tools appliance, enterprise resource based project approach (ERP-project). The necessity of IT and enterprise resources management systems implementation using the project oriented approach.

Key words: IT, ERP-systems, IT-project, ERP-project.

УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей, д-р техн. наук;

доц. I.A. Соколовський, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Льв1в

ОСНОВИ ДИНАМ1КИ ПРОЦЕСУ СУШ1ННЯ

Розглянуто методику дослщження процесу сушшня, в основу яко! закладено розв'язок диференцшного ршняння вологопровщносй. Показано, що для конвективного сушшня деревини низькотемпературними режимами температурний rpадiшт всередиш матерiалу не впливае ютошо на процеси внутршнъого вологоперенесення та волого-вiддачi поверхш деревини. Знайдено вирази, як описують ^rni сушшня для перюдгв стало! i сповщьнено! швидкост сушшня. Вказано, яю величини необхщно знаходити експерименталъним шляхом для складання теоретичных ргвнянъ швидкостi сушшня.

Ключовi слова: деревина, волопсть, вологовмiст, вологопровщшсть, вологовщда-ча, швидкiсть сушшня, динамжа процесу сушшня, iнтенсивнiсть.

Вступ. П1д час дослiдження кiнетики процесу сушiння необхвдно визна-чати 3aKOHOMipHOCTi змши середнього вологовмiсту або вологостi деревини та

змДни 11 температури залежно вiд тривалостi процесу. Однак для розроблення технологiчних режимДв процесу сушiння поIрiбно дослiдити розподДл вологов-мДсту i температури в матерДалД, тобто динамiку процесу сушшня. Знаходження полiв вологовмiстy U(xy,z,T) i температури Т(хy,z,T) можливе шляхом розв'язку сис-теми диференцшних рiвнянь за вiдповiдних початкових i граничних умов залежно вДд способу i режиму сyшiння [1-4].

Виклад основного матерiалу. Система диференцшних рДвнянь, якi опи-сують волого- i теплоперенесення у вологих матерiалах за вiдсyтностi фази льоду, мае такий вигляд:

^ = k„V2U + foVT;

дт (1)

— = k22V2T + k21V2U; дт

де: ki1 = ^ ki2 = aTm = amS; ^ = a^ = f fe = aj = f

У позначеннях прийнято, що: am - це коефщент вологопровiдностi де-ревини за температурою матерiалy (а на початку процесу сyшiння - за температурою змоченого термометра - tm); ё - коефщент термовологопровДдностД; С -питома теплоемнiсть деревини; r12 - теплота пароутворення всередиш матерД-алу; r11 - теплота пароутворення на поверхш матерiалy.

Основне диференцшне рДвняння перенесення вологи всередиш матерД-алу за наявностi температурного градiента - At та граддента вологовмiстy - A U мае вигляд:

dU = am(V 2U + SV2T). (2)

дт

ПДд час конвективного сушшня деревини низькотемпературними режимами температурний граддент вирiвнюеться, тобто At^-0, тодд

^ = amV2U . (3)

дт

Щоб розв'язати рДвняння (3), потрДбно знати закон взаемодц мДж повер-хнею матерiалy i середовищем (граничнi умови) i розподш вологостД всерединi матерiалy (початковi умови). ЦД умови е рДзними для двох перiодiв сушДння (стало! i сповшьнено! швидкостД), тому, розв'язуючи рДвняння (3), можна визна-чити залежнДсть мДж вологовмДстом матерДалу (U) в будь-якш точцД вДд трива-лостД сушДння - т.

Для перюду стало! швидкостi сушiння початковими умовами (коли т = 0) е Uo = const або Wo = const. ТодД шгенсившсть сушДння (J1) визначаеться з формули

J = amPdV U )п0е,-Кг-, (4)

м2с

де р0 - густина деревини в абсолютно сухому станД, кг/м3.

Тодд граничнД умови набувають вигляду:

5. 1пформашйiii технологи raay3i 351

(А и = 0. (5)

атр0

Диференщйне р1вняння (3) для необмежено! пластини (широких пило-матерiалiв, шпону) буде мати вигляд:

К2 — 3х2 2К2 ¥ , ,,„ 1 прх ( , ,атт

■1 2ТГ2_

и = ио--]—

Кро

т---I--2 (—1)^-——сод-ехрI —п2р

6ат ат т=1 п2Р2 К V К

2

(6)

1з збшьшенням тривалостi сушiння (т) значения суми стае дуже малим ^ коли ¥'о = атт /К2 > 0,54 нею можна нехтувати, тода:

и = ио — Мт—^Щ. (7)

Кро V 6ат )

Таким чином, коли ¥'о = 0.54 вологiсть в будь-якiй точщ пластини стае лiнiйною функцiею, а розподш вологостi - параболiчним. Середня (iнтегральна) вологiсть Ш та вологовмкт (и) для пластини визначиться за формулою

_ _ 1 к

Ш = и = — \Шх . (8)

К О У '

Тодi Ш = Шо — 100т = Ш — Ыт,

Кро

де N - швидккть сушiния, тобто

N = ^, %/с. (9)

Кро

Отримане рiвияния (Ш=ШО-Ыт) е рiвияниям криво!' сушшня (4) у перiод стало!' швидкосп сушiния (рiвияния прямо!) для будь-якого матерiалу, будь-яко! геометрично! форми з великою поверхнею випаровування -

З рiвиянь (7) та криво! сушшня можна знайти вираз для визначення критично! вологосп - икр.

икр. = ио — т Т + ^ 1 (10)

Кро ^ 3ат )

або Шкр = 100 (и „^ + -^1 = икр + . (11)

V 3атр0) 3ат

З проведено! вище формули (11) видно, що значення критично! вологос-тi залежить вщ режиму сушiния. 1з збiльшения швидкосп сушiння i товщини матерiалу (51 =2К) зростае значення критично! вологосп, а збшьшення коефь цiента вологопроввдносп веде до зменшення критично! вологосп. Для товстих (i важкосохнучих) матерiалiв критична точка настае швидше, шж для тонких (i швидкосохнучих), а для певних товщин може бути вище за початкову воло-псть, тобто дiлянка змiни вологостi, яка вщповвдае перiоду стало! швидкосп сушшня, ввдсутня.

Для перiоду сповiльненоí швидкост сушiння (вщ значення критично! вологосп) початковi умови розподшу вологовмкту (т=0) можуть прийматись за

р!зними законами, переважно параболи або косинусо'ди. Для параболи закон розподалу вологовмiсту такий:

и = ич - (R (U4 - Unoe), (12)

де: х - вiддаль вiд центрально!' ос до точки, м; R - половина товщини матерь алу, м; иц, ипов - вiдповiдно вологовмiст в центральних i поверхневих шарах матерiалу, кг/кг.

Для косинусо'ди закон розподiлу вологовмiсту мае такий вигляд:

p

U = U0 + (U4 -Unoe.)cos——. (13)

2R

У бiльшостi випадюв дослiдження процесiв сушiння деревини користу-ються параболiчним законом розподiлу вологовмкту в матерiалi. Але в проце-сах сушiння пиломатерiалiв iз твердих листяних порiд (важкосохнучi матерь али) доцiльно використовувати косинусо'дальний розподш, який точшше опи-суе градiент поверхнево!' вологостi матерiалу (Un0B-Up).

Якщо перюд стало!' швидкостi сушiння вiдсутнiй, то на початку процесу (т=0) можна припустити, що Uo = const. Граничною умовою е залежнiсть:

J = Pcpo + (Unoe - Up). (14)

У перiодi сповшьнено! швидкосп сушiння коефiцiент вологовiддачi збшьшуеться, а коефiцiент вологопровiдностi змiнюеться за законом залежно вiд режиму сушiння, тому розв'язати диференцiйне рiвняння вологопровiдностi неможливо. Якщо прийняти, що на цей перюд часу ам = const та вс = const, то-дi граничною умовною буде:

ampo(AU)пов + bcpo(Uпав - Up) = 0. (15)

У цьому випадку розв'язок диференцшного ршняння буде мати такий

вигляд:

U - Up = S Ап

m=1

(Unas - Up) - 2(U - U„oe), — -2

} ( hr m

cosmRexp(-MiFo"), (16)

де: HR = (pcR / am) - критерiй Нуссельта; Fo - масообмiнний критерiй Фур'е; Ап - ¡лп - функцií кригерда Нуссельта.

Ршняння (16) ще називають рiвнянням криво!' сушiння для перюду спо-вiльненоí' швидкосп сушiння за поспйних значень коефiцiентiв вологопровщнос-ri (ам = const) та вологовiддачi (в = const) з параболiчним розподшом вологовмк-ту в початковий перюд сушшня. Швидшсть сушшня визначаеться за ршнянням

dW a ^

vtrr a m v-i 4

-— = --7 S Anm.

dt R2 m=1

(Uпае - Up) - 2(Uц - U„ее) i —--j

) i--m

i hr m

exp (-m2Fo ). (17)

За малих значень тривалосп сушшня (т) ряд (17) швидко сходиться. Тоб-то для малих значень критерда Фур'е можна обмежитись одним членом ряду:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

^-mamj(W - Wp), якщо fo < Fo. dt R2

5. 1пформашйni технологи галун 353

Кращого наближення для розрахунк1в швидкосп сушшня дае вираз

_L - _i m2 ~ p2 hr

Тод1 отримаемо р1вняння криво! швидкосп сушшня

2 p2 + ^ (18)

dW _ am dt ~ R2

1

4 1 p2 hR

(W - Wp). (19)

Для розв'язку отриманого р1вняння (19) застосовують графоаналиичний

метод.

Висновки. Наведеш вище розв'язки диференцшних р1внянь е основою для складання методик дослвдження процес1в суш1ння кашлярно-пористих ко-ло!дних матер1ал1в на приклад1 деревини. Процес суш1ння зазвичай подшяють на два перюди: стало! та сповшьнено! швидкосп сушшня. Тому для дослщжен-ня цих перюд1в сушшня необидно складати окрем1 методики. В !х основу необ-хвдно закладати визначення експериментальним шляхом швидкосп сушшня, вологосп центральних i поверхневих шар1в матер1алу, коефщенпв вологопро-ввдносп та вологовщдач^ а також критерi!в Нуссельта (Шервуда) та Фур'е.

Лiтература

1. Бшей П.В. Теоретичш основи теплово! обробки i сушшня деревини : монографш / П.В. Бiлей. - Коломия : Вид-во "Bis", 2005. - 364 с.

2. Лыков A.B. Теория сушки / A.B. Лыков. - М. : Изд-во Госэнергоиздат, 1950. - 416 с.

3. Лабай В.Й. Тепломасообмш : шдручник / В.Й. Лабай. - Львгв : Вид-во "Трiада-Плюс", 1998. - 260 с.

4. Бшей П.В. Тепломасообмшш процеси деревообробки : шдручник / П.В. Бшей, I.B. Пет-ришак, 1.А. Соколовський, Л.Я. Сорока. - Львш : Вид-во ЗУКЦ, 2013. - 376 с.

Билей П.В., Соколовский И.А. Основы динамики процесса сушки

Рассмотрена методика исследования процесса сушки, в основу которой заложено решение дифференциального уравнения влагопроводности. Показано, что для конвективной сушки древесины низкотемпературными режимами температурный градиент внутри материала не влияет существенно на процессы внутреннего влагопереноса и влагоотдачи поверхности древесины. Найдено выражения, описывающие кривые сушки для периодов постоянной и спадающей скорости сушки. Указано, какие величины необходимо определять экспериментальным путем для составления теоретических уравнений скорости сушки.

Ключевые слова: древесина, влажность, влагосодержание, влагопроводность, влагоотдача, скорость сушки, динамика процесса сушки, интенсивность.

Bilei P. V., Sokolovsky I.A. Fundamentals of Drying Kinetics

The methods of drying process research that is based on the solution of the differential equation of moisture conductivity are studied. For the convective wood drying under low temperature a temperature gradient inside the material is shown to have almost no critical influence upon the processes of inner moisture and heat conductivity of the timber surface. Expressions that describe the drying curves for the periods of constant and slow rate of drying are found. Some values to be found experimentally in order to compile the theoretical equations for speed drying are proposed.

Key words: timber, humidity, moisture content, moisture conductivity, drying speed, drying kinetics, intensity.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.