ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СУШКА ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАЛОЙ ГЛУБИНОЙ ПРОНИКНОВЕНИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ТЕПЛОСБРОСА РАДИАЦИЕЙ И КОНВЕКЦИЕЙ. III. СТАДИЯ ПАДАЮЩЕЙ СКОРОСТИ СУШКИ

Abstract

Актуальность исследованияпродиктована необходимостью разработки математических моделей СВЧ-нагрева и МВ-сушки влажных материалов для получения технологически оптимальных и экономически выгодных режимов. Настоящая публикация является продолжением статей тех же авторов в «Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов», в которой с помощью математического моделирования подробно был изучен процесс на первой и второй стадиях сушки – стадии прогрева, когда теплообмен между поверхностью влажного тела и окружающей средой осуществляется за счет радиации и конвекции, а СВЧ-энергия поглощается поверхностным слоем из-за малой её глубины проникновения, а также стадии постоянной скорости сушки. Построены асимптотические решения этой нелинейной задачи для малых и больших значений безразмерного времени, востребованные инженерной практикой, как для параметрического анализа, так и для проведения оперативных расчетов. Подход, связанный с рассмотрением третьей стадии – стадии падающей скорости сушки, основан на установлении базового уравнения сушки, которое обеспечивает взаимосвязь между теплообменом и влагообменом с помощью критерия Ребиндера. Цель: постановка задачитретьего этапа СВЧ-сушки влажного материала – этапа падающей скорости сушки– и реализация теоретического решения по определению распределения температурного поля по толщине слоя ивеличины скорости сушки. Объектом исследования является плоский слойвлажного материала – уголь, песок,древесина и др. капиллярно-пористые массивы, на которые воздействует СВЧ-излучение. Такие материалы обладают высокой диэлектрической проницаемостью и как следствие весьма эффективно поглощают СВЧ-излучение, которое почти на 100 % преобразуется в тепловую энергию. Методы исследованиясвязаны с математическим моделированием, в основе которых лежат уравнения электродинамики Максвелла и тепловлагопереноса А.В. Лыкова. В данной статье при оценке параметров тепловлагопереноса учет теплообмена ведется более детально, нежели массообмена. Также одной из особенностей данной задачи электромагнитной сушкиявляется рассмотрение материалов с малой глубиной поглощения, в силу чего в системе уравнений для нагрева источниковый член находится в граничном условии. В результате исследованийбыли определены температура и влагосодержание подсушиваемого тела в режиме падающей скорости сушки, получены расчетные соотношения аналитического характера для малых и больших параметров времени.