Інженерне моделювання комбінованого сушіння капілярно-пористих продуктів з використання мікрохвильового способу підведення енергії

Abstract

Моделювання комбінованих способів сушіння продуктів рослинного походження пов’язано з складністю процесів, що відбуваються під час сушіння пористих середовищ, та значною кількістю параметрів, потрібних для однозначного визначення їх фізичного стану. У статті наведена інженерна модель комбінованих способів сушіння, що дає можливість за спрощення розрахункової процедури зберегти строгість та фізичну обґрунтованість моделі та відповідних результатів аналізу. У рамках моделі суцільного середовища розглянуто математичну модель комплексного сушіння рослинної сировини конвективним і мікрохвильовим способами підведення теплоти до висушуваного продукту. В основі цієї фізичної моделей лежить поняття локальної термодинамічної рівноваги та законах перенесення в «квазігомогенному» наближенні. Для замикання цієї моделі вводилися поля потенціалів перенесення та відповідні їм «ефективні коефіцієнти перенесення». Числове розв’язання задачі, виконпне з використанням методу Рунге–Кутти, дозволило визначити відносний вплив окремих факторів на інтенсивність процесу сушіння. Для порівняльного аналізу також розв’язували задачу для деяких так званих «модельних» матеріалів, що відрізняються від «базових» лише транспортними характеристиками. Modelling of combined methods of drying plants is characterized by the complexity of processes that occur during drying of porous materials and a large number of parameters needed for unambiguous determination of their physical condition. The article overviews the engineering model of combined methods of drying, which allows by means of the simplification of the calculating procedures to preserve the rigidity and physical validity of the model as well as relevant analysis results. Within the continuum model the mathematical model of combined plant drying using convection and microwave energy has been considered. This physical model is based on the notion of local thermodynamic equilibrium and heat transfer laws of quasi-homogenous approximation. For the model completing transfer potential fields and the corresponding «effective transfer coefficients» were introduced. Calculations were done using the Runge–Kutta method, which ensured determining of the relative influence of individual factors on the intensity of the drying process. Comparative analysis included the solution of the problem concerning some so-called «model» materials, which differ «basic» ones only in transfer characteristics.