CC BY
6
НЛТУ
УКРЛ1НИ
Hl/IUB
Науковий BicHMK НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270622 Article received 20.08.2017 р. Article accepted 28.09.2017 р.
УДК 66.047
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
! EE3 Correspondence author R. R. Hosovskyi [email protected]
Р. Р. Госовський, Д. П. Шндзера, В. М. Атаманюк
Нацюнальний утверситет "Львiвська полтехшка", м. Львiв, Украта
ВНУТР1ШНЬОДИФУЗ1ЙНЕ МАСОПЕРЕНЕСЕННЯ П1Д ЧАС Ф1ЛЬТРАЦ1ЙНОГО СУШ1ННЯ
ПОДР1БНЕНО1 ПАРЕНХ1МНО1 ТКАНИНИ СТЕБЕЛ СОНЯШНИКА
Збшьшення обсяпв виробництва твердого бюпалива з енергетичних рослин, вiдходiв деревооброблення та сшьськогос-подарських культур е актуальним завданням для бiльшостi европейських держав на час енергетично! кризи. Значний вмiст целюлози, гемщелюлози та лiгнiну визначае високу теплотворну здатнiсть твердого бюпалива, виготовленого зi стебел со-няшника. Енергозатрати на сушшня становлять значну частку загальних енергетичних затрат технологiчного процесу виго-товлення твердого бiопалива. Тому для зменшення останшх, запропоновано процес зневоднення подрiбнених стебел соняш-ника реалiзовувати у сушарках фiльтрацiйного типу. Проаналiзовано теоретичнi аспекти дифузiйних процесiв тд час фiльтрацiйного сушiння подрiбнених стебел соняшника. Зважаючи на складнiсть мехашзму фiльтрацiйного сушшня, доказано необхдають визначення ефективного коефiцiента дифузп, який сумарно враховуе швидкiсть усiх видiв дифузп вологи, що виникають тд час реалiзацil процесу i дае змогу описати процес масоперенесення зпдно зi законами Ф1ка. Математично описано процес дифузшного масоперенесення пiд час фшьтрацшного сушiння матерiалу з частинок паренхiмноl тканини стебел соняшника. Доолджено залежнiсть ефективного коефiцiента дифузп ввд температури та отримано залежнiсть для розрахунку значення ефективного коефiцiента дифузп в межах змши температур теплового агента 293-373 К.
Ключовi слова: тверде бюпаливо; теплотворна здатшсть; процес дифузп; ефективний коефiцiент дифузп; температурний ефект.
Вступ. Збiльшення обсягiв виробництва твердого бь опалива з енергетичних рослин, вiдходiв деревооброблення та сшьськогосподарських культур е актуальним завданням для бшьшосп европейських держав на час енергетично! кризи. Соняшник е основною високовро-жайною олiйною культурою в Укра!ш, тому в тслязби-ральний перiод обсяг його бюмаси досягае, в середньо-му, 300-600 ц/га. Близьк1сть значень показник1в компонентного складу стебел соняшника та енергетично! вер-би щодо вмюту целюлози, гемщелюлози та л^шну, тд-тверджуе можливiсть використання останнiх як сирови-ни для виробництва низькозольного, еколопчно безпеч-ного твердого бюпалива з достатньо високою теплотворною здатшстю. Використання такого палива в державному та приватному секторах сприятиме тдвищен-ню енергоефективностi економши держави.
Зважаючи на високий вологовмют стебел соняшника, енергозатрати на сушшня становлять значну частку загальних енергетичних затрат технолопчного процесу виготовлення твердого бюпалива. Тому, для зменшення енергетичних затрат, запропоновано процес зневоднен-ня подрiбнених стебел соняшника реалiзовувати у сушарках фiльтрацiйного типу з одночасним дотриман-
ням науково обгрунтованих параметрiв процесу.
Аналiз лггературних джерел. Стебла соняшника пiсля подрiбнення можна розглядати як коло!дний кат-лярно-пористий матерiал (Lykov, 1967). Фшьтрацшне сушiння такого матерiалу характеризуеться складшстю процесу масоперенесення, оск1льки видалення вологи з шару вщбуваеться внаслвдок !! перемiщення зi середини частин до !х поверхнi та винесення останньо! з поверхнi частин в навколишне середовище. Отже, за своею фь зичною сутнiстю, процес фiльтрацiйного сушшня е складним дифузiйним процесом, в якому явища перене-сення вологи визначаються закономiрностями як зов-шшньо-, так i внутрiшньодифузiйного перенесення. За-галом, дифузiйнi процеси пiд час сушшня такого мате-рiалу фшьтрацшним методом характеризуються певни-ми особливостями та закономiрностями перебiгу, як1 визначаються, значною мiрю, складнiстю структурно! будови матерiалу, характером взаемодi! води з його твердим скелетом, формою i розмiрами пор, капiлярiв та само! частинки.
Швидк1сть зовнiшньодифузiйних процесiв тд час реалiзацi! процесу фiльтрацiйного сушшня значною мь рою залежить ввд товщини дифузiйного пограничного
1нформащя про aBTopiB:
Госовський Роман Романович, астрант кафедри xiMi4H0i iнженерií. Email: [email protected] Кшдзера Дiана neTpiBHa, канд. техн. наук, доцент кафедри xiMi4Hoi шженерп. Email: [email protected]
Атаманюк Володимир Михайлович, д-р техн. наук, професор, завщувач кафедри хiмiчноí iнженерií. Email: [email protected] Цитування за ДСТУ: Госовський Р. Р., Кiндзера Д. П., Атаманюк В. М. Внутршньодифузшне масоперенесення тд час фiльтрацiйного сушiння подрiбненоí паренхiмноí тканини стебел соняшника. Науковий вкник НЛТУ Украíни. 2017. Вип. 27(6). С. 112-116.
Citation APA: Hosovskyi, R. R., Kindzera, D. P., & Atamanyuk, V. M. (2017). The Intradiffusion Mass Transfer During the Grinded Sunflower Stems Paranchymal Tissue's Filtration Drying. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 112-116. https://doi.org/10.15421/40270622
шару, який стае тоншим тд час збшьшення швидкостi руху теплового агента через шар матерiалу. За бшьших швидкостей руху теплового агента, товщина пограничного шару зменшуеться i переходить у дифузшний тд-шар, вплив конвективно! дифузй' стае вагомшим.
Внутрiшньодифузiйнi процеси е складнiшими та тривалшими, порiвняно 3i зовнiшньодифузiйними, ос-к1льки у внутрiшньому масоперенесеннi бере участь близько п'ятнадцяти рiзних видiв перенесения маси i теплоти (Atamanyuk & Gumnytskyi, 2013; Rudobashta, 2005). Отже, процес сушiния, окрiм основного виду перенесения маси шляхом молекулярно' дифузй', характе-ризуеться юнуваниям iнших, менш вагомих, типiв внут-рiшнього масоперенесення, таких як поверхнева дифу-зiя, дифузiя Кнудсена, кашлярний потiк, випаровувания та конденсацiя, термодифузiя та iн. Дифузiя молекул вологи зi середини клiтин через м^опори клиинно' стiнки е найповiльнiшою стащею процесу, що лiмiтуе загальну швидшсть дифузiйних процесiв пiд час реаль зацп процесу сушiния.
Зважаючи на складтсть мехаиiзму фiльтрацiйного сушiння, представленого у роботi (Atamanyuk & Gumnytskyi, 2013), процеси внутршньодифузшного та зовтшньодифузшного перенесения вологи iснують па-ралельно один до одного впродовж тривалого часу, то важливим завданиям е визначения ефективного коефь цiента дифузй', який сумарно враховуе швидшсть уах видiв дифузй' вологи, що виникають пiд час реалiзацii процесу фiльтрацiйного сушiния, i дае змогу описати процес масоперенесення зпдио iз законами Фiка.
Незначна шльшсть наукових праць мiстить ввдомос-п щодо методiв розрахунку ефективного коефщента дифузй' для процесiв сушiния матерiалiв рослинного походження. У роботах (Nunez Vega, Hugenschmidt & Hofacker, 2012; da Conceigäo Silva et al., 2012; Raquel, 2013) представлено аналiтичнi рiшения рiвияния Фiка для рiзних геометричних форм частин подрiбненого рослинного матерiалу, а саме, для "тонко! пластинки" яблук, а також для кулясто' форми пiд час реалiзацii процесiв сушiния вишень та груш. У робот (Hosovskyi, Kindzera & Atamanyuk, 2016) наведено результати розрахунку ефективного коефщента дифузй' для частинок призматично' форми з усередненими розмiрами 1,37^1,91x7,14 мм, утворених внаслвдок подрiбнення зовнiшнiх тканин стебла соняшника - ешдерми, пер-винно' кори (коленхiми та хлоренхiми), склеренхiми, паренхiми, первинно' та вторинно' флоеми та ксилеми, мiжпучкового камбiю.
Даиих щодо дифузшного масоперенесення пiд час сушшия частин, утворених внаслiдок подрiбнения виугрштх паренхiмних тканин стебел соняшника, не знайдено. Тому важливим е проведения дослвджень ди-фузiйних процесiв, як вiдбуваються пiд час реалiзацii сушшия подрiбненоi паренхiмноi тканини стебел соняшника i спрямоваш на визначения ефективного ко-ефiцiента дифузй' вологи зi середини частин матерiалу до 'х поверхнi. В подальшому це дало б змогу визначи-ти значения коефщента ефективно' дифузй' для загаль-но' фракцп подрiбнених стебел соияшника, сформовано' одночасно з частин, утворених внаслвдок подрiбнен-ия зовнiшнiх та внутрiшнiх ткаиин (з урахуваниям вщ-соткового вмiсту цих фракцп у загальнiй).
Експериментальна частина
Об'ект дослiдження. На основi вивчення анатомiч-но! будови стебла соняшника на зрiзах його верхньо!, середньо! та нижньо! частин встановлено, що вони ма-ють складу багатошарову структуру, утворену з вщ-мiнних за будовою тканин. Серцевину стебел формуе паренхiмна тканина, утворена великими тонкостшними клiтинами, основною функцieю яких е накопичення по-живних речовин (крохмалю, жирiв, тощо). Вiд серцеви-ни починаються ряди клiтин основно! тканини, як1 ут-ворюють серцевинш променi по висотi стебла, яш за-безпечують перемiщення поживних речовин у ращаль-ному напрямку мiж шарами стебла. В паренхiму серце-вини гострими виступами заходить ксилема, шльшсть яко! е бiльшою у нижнш частинi стебла.
Внаслвдок подрiбнення внутрштх тканин стебел соняшника, утворилися частинки кулясто! форми, що мають губчасту структуру, оск1льки утворенi, в основному, паренхiмною великоклiтинною пухкою тканиною серцевини, яка формуе основну масу стебел. Середнiй початковий вологовмют матерiалу, утворений такими частинками, становить м>0 = 0,65 кг Н2О1кгсух.м. i зумов-лений внутршньоклггинною, мiжклiтинною вологою, а також незначною шльшстю иоверхнево! вологи.
Рис. 1. Фотографiя паренх^мно! тканини подрiбнених стебел соняшника
Методика дослщження дифузшних процес1в. Дос-лвдження проводили на експериментальнiй установцi фшьтрацшного сушiння за методиками, наведеними у (Atamanyuk & Gumnytskyi, 2013; Hosovskyi, Kindzera & Atamanyuk, 2016). Для дослвдження дифузшних проце-сiв тд час фiльтрацiйного сушiння частинок кулясто! форми, утворених внаслвдок подрiбнення внутрштх частин стебел соняшника, формували шар висотою H = 20 • de (де de - визначальний розмiр частинки кулясто! форми). Контейнер з шаром матерiалу помщали в сушильну установку i через нього профшьтровували 3i сталою витратою тепловий агент, нагрiтий до темпе-ратури 293, 313, 333, 353, 373 К. Температура теплового агента контролювалася за допомогою терморегулятора РТ-0102 (з точшстю ± 0,5К). Змiну маси матерiалу фiксували ваговим методом за допомогою електронно! ваги Axis AD3000 (з точшстю ± 0,01 г). Дослвдження проводили до встановлення стало! маси матерiалу.
Результати експериментальних дослiджень та ix обговорення. За результатами експериментальних дос-лвджень к1нетичних особливостей фiльтрацiйного су-шшня подрiбнених стебел соняшника за рiзних температур теплового агента побудовано графiчнi залежнос-
Ti, представлен на рис. 2. Кшетичт кривi характеризу-ються наявнiстю тривалого перiоду часткового наси-чення теплового агента вологою, що свiдчить про внут-рiшньодифузiйнi процеси у частинках матерiалу, яю визначають тривалiсть фшьтрацшного сушiння подрiб-нених стебел соняшника.
Рис. 2. Кинетика суш1ння подр1бнених стебел соняшника за р1з-них температур теплового агента (Н=0,06 м; и0 = 1,71 м/с )
З граф1чних залежностей видно, що збшьшення тем-ператури теплового агента штенсиф1куе процес сушш-ня. Юнцевий вологовмют, який досягаеться матер1алом за тривалост процесу 240 с, наведено у табл. 1.
Табл. 1. Вологовм^т модрибисиих стебел соняшника
Т, К 293 313 333 353 373
wC кг НО/ / кг сух. м. 0,22 0,12 0,06 0,026 0,019
дс
д2с + 2 дс дг2 r дг
(1)
або враховуючи, що с = ас ляду
рсж , залежнiсть набуде виг-
дас
= D
д 2а
с 2 дас + —
r
дг
(2)
де: ас - середнш вологовмiст частинок кулясто! фор-ми, кг Н О ¡кг сух. м.; DW - ефективний коефiцieнт дифу-3il, м2 / с .
Враховуючи те, що внутрiшня пориспсть частинок кулясто! форми е значною, а тепловий агент !х вiльно обдувае, можемо припустити у першому наближеннi, що числа Bid (дифузiйнi числа Вiо) е великими, а саму задачу звести до граничних умов першого роду.
У початковий момент часу т0 = 0 , середнш вологов-мют частинок ас е однаковим по цiлому !х об'емi, от-же, по всьому рухомому радiусу частинок r i дорiвнюе початковому вологовмiсту частинок ®§, тому початковi умови можна представити у виглядi тс(т,т = 0) = ®§ . Як-що рухомий радiус частинки r е рiвним радiусу час-тинки R , тобто r = R , то в будь-який момент часу т се-реднiй вологовмют частинок ас е рiвним вологовмюту теплового агента mma i граничш умови можна представити у вигщщ шс(г = R,t) = &m.a.. Оскшьки змiна вологовмюту кожно! частинки в напрямку вщ середини до поверхнi вiдбуваеться рiвномiрно у всiх напрямках, то задачу можна вважати симетричною i умову симетрп
представити у виглядi
дас дr
= 0 .
r =0
Швидке зменшення вологовмюту матер1алу за тд-вищення температури теплового агента св1дчить про ш-тенсифшацда внутр1шньодифуз1йних процеив перене-сення вологи. Тому дослщження цих процеив, спрямо-ваш на визначення ефективних коеф1щенпв дифузи вологи з1 середини частинок матер1алу до !х поверхш за р1зних температур теплового агента, е важливим для прогнозування енергетичних затрат на процес суш1ння.
Визначення коефщента дифузи для частинок ку-лястоТ форми. Метод визначення ефективних коефь щенпв дифузи базуеться на математичному розв'язку диференщйних р1внянь внутршньо! дифузи (другого закону Фша) з в1дпов1дними початковими та гранични-ми умовами.
У зв'язку з тим, що частинки мають складну структуру, для опису процесу дифузи вологи у частинках, у першому наближент, приймаемо таю припущення: вс частинки подр1бнених стебел соняшника мають кулясту форму та е однаковими (стврозм1рними) за розм1рами; вс пори частинок е юнетично р1внощнними, тобто во-лога р1вном1рно розпод1ляеться за об'емом частинок; поверхш уих частинок у шар1 р1вном1рно омиваються тепловим агентом.
Для частинок кулясто! форми диференщальне р1в-няння дифузи мае вигляд
Отже, рiвняння (2) доповнюемо початковими та гра-ничними умовами
mc(r,t = 0) = ®§, a>c(r = R,t) = дас дr
= 0
(3)
де: r, R - рухомий радiус i радiус частинки, м; ®с,®§ -рухомi та початковi вологовмiсти частинок кулясто! форми, кг Н2О/кг сух. мат. ; тта - вологовмiст теплового агента, кг Н2О/кг сух. пов.
З урахуванням наведених вище припущень, розв'язок системи (2) з початковими та граничними умовами першого роду (3) з обмеженнями т>0, w£ < wс < w§ представлено у виглядi
J-p =Z Bn • e/F° = Z
Vp n=1
6
n Dwt
_ 2 2
n=1 n2
(4)
де: /n - коренi характеристичного рiвняння; t - час сушшня, с; Bn = б/ /и/2.
За великих чисел Фур'е F0 = D^v т/R2 (велик зна-чення т) членами суми n > 1 можна знехтувати, а про-логарифмувавши рiвняння (4), отримаемо залежнiсть
а>п -ар
-ln| | = lnП — П2 • DR2T
П
(5)
Для визначення ефективних коефщенпв дифузи за рiзних температур теплового агента побудовано графiч-
нi залежностi ln+(ас -юр)/{ю!с -арвiд часу сушiння
т,с (рис. 3).
с
оо
X)
R
ж
Рис. 3. Залежтсть 1п +(®с -®р)/(®£ — ®р), в1д тривалосл су-ш1ння т,с
Представивши експериментальнi дат у виглядi гра-фiчно! залежност 1п \-(юс -юр)/(юПС -тр), вiд часу су-шiння т,с (див. рис. 3), можна визначити ефективний коефiцiент дифузи вологи iз частинок кулясто! форми подрiбнених стебел соняшника у тепловий агент.
Як бачимо з рис. 3, графiчнi залежностi 1п\+(юс-юр/юС-юр), = f(т) мають лiнiйний характер i за
тангенсом кута нахилу прямих до осi абсцис можна визначити ефективнi коефiцiенти внутршньо! дифузи В* за рiзних температур теплового агента, тобто
* = tga■ R2
И
(6)
Значення ефективних коефiцiентiв дифузи вологи з частинок подрiбнених стебел соняшника округло! форми за рiзних температур теплового агенту представлено у табл. 2.
Табл. 2. Значення ефективних коеф1щснт1в дифузп
T, K 293 316 333 353 373
Dw1010, м2/с 0,396 3,211 5,641 8,872 11,103
Збшьшення температури теплового агента приводить до тдвищення температури всередин частинок та тиску насичено! пари над поверхнею рвдини всерединi капiлярiв, внаслiдок чого ввдбуваеться iнтенсифiкацiя дифузiйних процесiв. За результатами табл. 2, побудо-вано графiчну залежнiсть В** = / (Т) (рис. 4).
Ця залежнiсть дае змогу визначати значення коефь щенпв ефективно! дифузи для частинок подрiбнених стебел соняшника кулясто! форми за iнших температур теплового агента в межах !! змiни вiд 293 до 373 К.
Очевидно, що температурний фактор мае значний вплив на значення ефективних коефiцiентiв дифузи, що видно з графiчно! залежносп В** = /(Т) (див. рис. 3). Тодi розрахункову залежнiсть для визначення ефектив-ного коефщента дифузи В* за рiзних температур теплового агента можна апроксимувати залежнiстю
= ВР +1-35 ■10-11(Т - 293). (7)
Отримана залежнiсть (7) добре узгоджуеться i3 ек-спериментально визначеними значениями ефективних коефiцieнтiв дифузii за температур 293-373 К, а максимальна похибка не перевшцуе 8,4 %.
280 300 320 340 360 380 Рис. 4. Залежтсть ефективного коефщенга дифузп в1д температури теплового агента для частинок подр1бнених стебел соняшника кулясто! форми
Висновок
1. Визначено ефективш коефщенти дифузи вологи з под-рiбнених паренхiмних тканин стебел соняшника (частинок кулясто! форми) за рiзних температур теплового агента шд час фшьтрацшного сушiння (див. табл. 2).
2. Отримана розрахункова залежшсть (7) дае змогу визначити значення ефективного коефщента дифузii в межах змши температур теплового агента 293-373 К.
3. Максимальна ввдносна похибка м1ж експериментально визначеними i теоретично розрахованими зпдно iз за-лежнiстю (7) значеннями ефективних коефщенпв ди-фузii вологи не перевищуе 8,4 %, що е шлком прийнят-ним для практичних розрахунк1в.
Перелiк використаних джерел
Atamanyuk, V., & Gumnytskyi, Ya. (2013). Naukovi Osnovy Filtra-cijnogo Sushinnya Dispersnykh Materialiv. Lviv: Vyd-vo Lviv. Polytech.
da Conceifao Silva, M. A., da Silva, Z. E., Mariani, V. C., & Darche, S. (2012). Mass transfer during the osmotic dehydration of West Indian cherry. LWT - Food Science and Technology, 45, 246-252. https://doi.org/10.1016/j.lwt2011.07.032 Hosovskyi, R., Kindzera, D., & Atamanyuk, V. (2016). Diffusive mass transfer during drying of grinded sunflower stalks. Chemistry & Chemical technology, 10(4), 459-463. Lykov, A (1967). Teoriya Teploprovodnosti. Moscow: Vysshaya Shkola.
Nunez Vega, A.-M., Hugenschmidt, S., & Hofacker, W.C. (2012). Numerical Simulation of the Convective Drying of Apple Slices, Chapter 29 in DAAAM International Scientific Book 2012, (pp. 339-356), B. Katalinic (Ed.), Published by DAAAM International, Vienna, Austria. https://doi.org/10.2507/daaam.scibook.2012.29 Raquel, P.F. (2013). Guine and Maria Joao Barroca. Estimation of the diffusivities and mass transfer coefficients for the drying of D. Joaquina pears. Proceedings of the World Congress on Engineering 2013 Vol II, WCE 2013, July 3-5, 2013, London, U.K. Rudobashta, S. (2005). II Mezhd. Nauchno-Pract. Conf. Sovremennye energosberegayushie teplovye technologii, 1, 7-9. Russia, Moskva 2005.
w
Р. Р. Госовский, Д. П. Киндзера, В. М. Атаманюк
Национальный университет "Львовская политехника", г. Львов, Украина
ВНУТРИДИФФУЗИОННЫЙ МАССОПЕРЕНОС В ПРОЦЕССЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ СУШКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ПАРЕНХИМНОЙ ТКАНИ СТЕБЛЕЙ ПОДСОЛНУХА
Увеличение объемов производства твердого биотоплива из энергетических растений, отходов деревообработки и сельскохозяйственных культур является актуальной задачей для большинства европейских государств во время энергетического кризиса. Значительное содержание целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина определяет высокую теплотворную способность твердого биотоплива, изготовленного из стеблей подсолнуха. Энергозатраты на сушку составляют значительную часть общих энергетических затрат технологического процесса изготовления твердого биотоплива. Поэтому, для уменьшения последних, предложено процесс обезвоживания измельченных стеблей подсолнуха реализовывать в сушилках фильтрационного типа. Проанализированы теоретические аспекты процессов диффузии во время фильтрационной сушки измельченных стеблей подсолнуха. Учитывая сложность механизма фильтрационной сушки, доказана необходимость определения эффективного коэффициента диффузии, который суммарно учитывает скорость всех видов диффузии влаги, имеющие место в процессе и дает возможность описания процесса массопереноса согласно законам Фика. Математически описывается диффузионный массоперенос в процессе фильтрационной сушки материала из частиц паренхимной ткани, которая составляет основную массу стеблей. Исследована зависимость эффективного коэффициента диффузии в зависимости от температуры и получена зависимость для расчета значения эффективного коэффициента диффузии в пределах изменения температур теплового агента 293-373 К.
Ключевые слова: твердое биотопливо; теплотворная способность; процесс диффузии; эффективный коэффициент диффузии; температурный эффект.
R. R. Hosovskyi, D. P. Kindzera, V. M. Atamanyuk
Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine
THE INTRADIFFUSION MASS TRANSFER DURING THE GRINDED SUNFLOWER STEMS
PARANCHYMAL TISSUE'S FILTRATION DRYING
The production increase of solid biofuels from energy plants, wood and agricultural crop wastes is an actual task for most European countries during the energy crisis. The high concentration of cellulose, hemicelluloses and lignin defines high calorific power of solid biofuel made from sunflower stalks. The share of costs for drying is significant in the manufacturing cost of the solid fuel because modern dryers used now to produce solid biofuels are energy intensive, large and require the installation of treatment equipment. Therefore, to implement the process of drying we propose the filtration method that can reduce power inputs of solid biofuel production. Filtration drying of grinded sunflower stalks is a complex process involving mass and heat transfer. During filtration drying the moisture transfer is defined by regularities of both external and pore diffusion. Since about fifteen types of mass and heat transfer participate in pore diffusion process, the latter one is more complicated and prolonged in comparison with external diffusion process. The theoretical aspects of diffusion processes during the filtration drying of grinded sunflower stems have been presented. Due to the complexity of the filtration drying mechanism, the necessity of the effective diffusion coefficient determinаtion has been proved, which totally takes into account all kinds of moisture diffusion speeds and gives an opportunity to describe the process of mass transfer according to the Fick's laws. The diffusion mass transfer process during the filtration drying of the material formed by parenchymal tissue particles from sunflower stems have been mathematically described. The increase of heat agent temperature increases the temperature inside the particles and saturation vapor pressure over the liquid surface and thus intensifies the diffusion processes. The temperature effect on the effective diffusion coefficient has been examined and the equation which allows to calculate theoretically the effective diffusion coefficient for the grinded sunflower stems within the temperature range of 293-373 K has been found.
Keywords: solid biofuel; calorific power; diffusion process; effective diffusion coefficient; temperature effect.
