Моделирование тепловой обработки семян масличных культур высокотемпературным теплоносителем

Abstract

Из-за сложности экспериментального определения полей температур и влагосодержаний в единичных семенах масличных культур принципиально важным является разработка модели тепломассопереноса, которая позволила бы проводить анализ множества альтернативных вариантов аппаратурно-технологического оформления тепловой обработки и выбирать из них оптимальные с точки зрения энергетических затрат и показателей качества высушиваемого продукта. Цель работы сформулировать математическую модель тепловой обработки семян масличных культур сферической формы высокотемпературным теплоносителем, в качестве которого использовать перегретый пар атмосферного давления, на основе дифференциальных уравнений А.В. Лыкова и предложить ее аналитическое решение. Для решения модели приняты следующие упрощающие допущения: пренебрегается теплопередачей за счёт теплопроводности; не учитывается усадка и градиент давления; единичное зерно представляется в форме шара; теплофизические параметры зависят от температуры и влажности семян; начальное распределение температуры и влагосодержания в частице продукта постоянны. С учетом принятых допущений уравнения нестационарного тепломассопереноса приведены к безразмерному виду и рассмотрены в сферической системе координат с граничными и начальными условиями. Аналитическое решение задачи моделирования представлено модифицированными рядами Фурье. Установлено, что достаточно ограничиться двумя слагаемым ряда и получить приближённое решение с достаточной для инженерных расчетов точностью. Выполнена идентификация параметров модели по экспериментальным данным процесса тепловой обработки семян рапса перегретым паром атмосферного давления в барабанной сушилке с погрешностью моделирования 12-14%.