satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2026-25-3-253-261sat-2963Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGКинетика теплообмена и температура в процессе сушки тонких влажных материаловHeat Transfer Kinetics and Temperature During the Drying Process of Thin, Wet MaterialsОльшанскийА. И.Ol’shanskiiA. I.

Кандидат технических наук, доцент.

г. Витебск

Vitebsk

ГолубевА. Н.GolubevA. N.

Адрес для переписки:Голубев Алексей НиколаевичВитебский государственный технологический университет просп. Московский, 72,220035, г. Витебск, Республика Беларусь Тел.: +375 29 112-79-25

tm@vstu.by

Address for correspondence:Golubev Aleksei N.Vitebsk State Technological University 72, Moskovsky Ave.,220035, Vitebsk,Republic of Belarus Tel.: +375 29 112-79-25

tm@vstu.by

tm@vstu.byВитебский государственный технологический университетБеларусьVitebsk State Technological UniversityBelarus202617062026253253261Copyright © Ольшанский А.И., Голубев А.Н., 20262026Ольшанский А.И., Голубев А.Н.Ol’shanskii A.I., Golubev A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2963

Изложено исследование кинетики теплообмена по экспериментальным данным влагообмена тонких плоских керамических, асбестовых и войлочных влажных пластин на основе уравнения кинетики сушки. Исследование процесса сушки проводилось при температуре 90, 120, 150 °C и скорости воздуха 3, 5, 10 м/с. Установлены связи между влаго и теплообменом с использованием уравнения кинетики сушки, числа Ребиндера и температурного коэффициента сушки. Определены уравнения для плотности тепловых потоков для второго периода на основе относительной скорости сушки, уравнения для расчета средних температур в периоде падающей скорости сушки на основе температурного коэффициента сушки и отношения ее времени по периодам. Установлены связи между комплексными переменными, между отношениями времени сушки по периодам и текущего влагосодержания к критическому. Показано, что перекрестная обработка экспериментальных данных по сушке конкретных материалов позволяет определить критическое влагосодержание материалов. Представлен метод обработки экспериментальных данных, позволяющий определять критическое влагосодержание материала, опытных кривых сушки для керамики, асбеста, войлока при разных режимах. Приведена формула для определения относительной скорости сушки как функции отношения текущего влагосодержания к критическому. Приведены результаты расчетов значений плотностей тепловых потоков, относительной скорости и среднеинтегральных температур для периода падающей скорости в процессах сушки керамики, асбеста и войлока, сопоставление расчетных значений с экспериментальными. Погрешность в значениях находится в зоне ошибки обработки экспериментальных данных.

The article presents a study of the kinetics of heat transfer using experimental data on the moisture exchange of thin flat ceramic, asbestos and felt wet plates based on the drying kinetics equation. The drying process was studied at a temperature of 90, 120, 150 °C and an air speed of 3, 5, 10 m/s. The relationships between moisture and heat exchange were established based on the drying kinetics equation, the Rehbinder number and the drying temperature coefficient. Based on the relative drying rate, equations for the heat flux density for the second drying period are established. Equations for the heat flux density for the second drying period based on the relative drying rate, equations for calculating average temperatures in the period of decreasing drying rate based on the drying temperature coefficient and the ratio of drying time by drying periods are determined. Relationships were established between complex variables, between the ratios of drying time by periods and the current moisture content to the critical one. It is demonstrated that cross-processing of experimental data on drying of specific materials allows to determine the critical moisture content of materials. A method for processing experimental data is presented for determining the critical moisture content of the material, experimental drying curves for ceramics, asbestos, and felt under different drying conditions. A formula is presented for determining the relative drying rate as a function of the ratio of the current moisture content to the critical one. The results of calculating heat flux densities, relative drying rates and average integral temperatures for the period of decreasing drying rate in the drying processes of ceramics, asbestos, and felt are presented, and a comparison of the calculated values with experimental data is provided. The error in the values lies within the error zone of the experimental data processing.

влагосодержаниетемператураотносительная скорость сушкиплотность потока теплотычисло Ребиндератемпературный коэффициент сушкикритическое влагосодержаниеmoisture contenttemperaturerelative drying rateheat flux densityRehbinder numberdrying temperature coefficientcritical moisture contentReferencesЛыков, А. В. Теория сушки / А. В. Лыков. М.: Энергия, 1968. 472 с.Lykov A. V. (1968) Drying Theory. Moscow, Energiya Publ. 472 (in Russian).Акулич, П. В. Расчеты сушильных и теплообменных установок / П. В. Акулич. Минск: Бел. наука, 2010. 443 с.Akulich P. V. (2010) Calculations of Drying and Heat Exchange Installations. Minsk, Belaruskaya Navuka Publ. 443 (in Russian).Красников, В. В. Кондуктивная сушка / В. В. Красников. М.: Энергия, 1973. 288 с.Krasnikov V. V. (1973) Conductive Drying. Moscow, Energiya Publ. 288 (in Russian).Сажин, Б. С. Научные основы техники сушки / Б. С. Сажин. М.: Наука, 1997. 447 с.Sazhin B. S. (1997) Scientific Fundamentals of Drying Techniques. Moscow, Nauka Publ. 447 (in Russian).Рудобашта, С. П. Массоперенос в системах с твердой фазой / С. П. Рудобашта. М.: Химия, 1980. 248 с.Rudobashta S. P. (1980) Mass Transfer in Systems with Solid Phase. Moscow, Khimiya Publ. 248 (in Russian).Ольшанский, А. И. Кинетика теплообмена и экспериментальные методы расчет температуры материала в процессе сушки / А. И. Ольшанский // ИФЖ. 2013. Т. 86, № 3. С. 584–594.Ol’shanskii A. I. (2013) Heat Transfer Kinetics and Experimental Methods for Calculating the Material Temperature in the Drying Process. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 86 (3), 584–594. https://doi.org/10.1007/s10891-013-0876-1Лыков, А. В. Кинетика теплообмена в процессе сушки влажных материалов / А. В. Лыков, П. С. Куц, А. И. Ольшанский // ИФЖ. 1972. Т. 23, № 3. С. 401–406.Lykov A. V., Kuts P. S., Ol’shanskii A. I. (1972) Kinetics of Heat Transfer in the Process of Drying Wet Materials. Inzhenerno-Fizichesky Zhurnal = Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 23 (3), 401–406 (in Russian).Журавлева, В. П. Массоперенос при термообработке и сушке капиллярно-пористых строительных материалов / В. П. Журавлева. Минск: Наука и техника, 1972. 189 с.Zhuravleva V. P. (1972) Mass Transfer During Heat Treatment and Drying of Capillary-Porous Construсtion Materials. Minsk, Nauka i Tekhnika Publ. 189 (in Russian).Ольшанский, А. И. Экспериментальное исследование кинетики сушки тонких плоских влажных материалов методом регулярного режима с использованием обобщенных комплексных переменных / А. И. Ольшанский, А. М. Гусаров // ИФЖ. 2017. Т. 90, № 3. С. 700–713.Ol’shanskii A. I., Gusarov A. M. (2017) Experimental Study of the Kinetics of Drying of Thin Plane Moist Materials by the Regular-Regime Method Using Generalized Complex Variables. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 90 (3), 665–678. https://doi.org/10.1007/s10891-017-1614-xОльшанский, А. И. Экспериментальные исследования тепловлагообмена в процессе конвективной сушки тонких влажных материалов / А. И. Ольшанский, С. В. Жерносек, А. М. Гусаров // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 6. С. 564–578. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-564-578Ol’shanskii A. I., Zhernosek S. V., Gusarov A. M. (2018) Experimental Studies of Heat and Moisture Exchange in the Process of Convective Drying of Thin Wet Materials. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (6), 564–578 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-564-578Филоненко, Г. К. Сушильные установки / Г. К. Филоненко, П. Д. Лебедев. М. – Л.: Госэнергоиздат, 1952. 263 с.Filonenko G. K., Lebedev P. D. (1952) Drying Plants. Moscow, Leningrad, Gosenergoizdat Publ. 263 (in Russian).Ольшанский, А. И. Кинетика влагообмена в процессе конвективной сушки тонких плоских влажных материалов / А. И. Ольшанский, А. Н. Голубев // Вес. нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. 2024. Т. 69, № 3. С. 206–214. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2024-69-3-206-214Ol’shanskii A. I., Golubev A. N. (2024) Kinetics of Moisture Exchange During Convection Drying of thin Flat Wet Materials. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-Technical Series, 69 (3), 206–214 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2024-69-3-206-214Ольшанский, А. И. Некоторые закономерности кинетики сушки пищевых продуктов / А. И. Ольшанский, П. С. Куц // Изв. вузов. Пищевая технология. 1977. № 5. С. 97–101.Ol’shansky A. I., Kutz P. S. (1977) Some Patterns of Food Drying Kinetics. Izvestiya Vuzov. Pishchevaya Tekhnologiya = Izvestiya Vuzov. Food Technology, (5), 97–101 (in Russian).Лыков, А. В. Тепло- и массообмен в процессах сушки / А. В. Лыков. М.: Госэнергоиздат, 1956. 464 с.Lykov A. V. (1956) Heat and Mass Transfer in Drying Processes. Moscow, Gosenergoizdat Publ. 464 (in Russian).Кавказов, Ю. Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви / Ю. Л. Кавказов. М.: Легкая индустрия, 1973. 272 с.Kavkazov Yu. L. (1973) Heat and Mass Transfer in Leather and Footwear Technology. Moscow, Lyogkaya Promyshlennost Publ. 272 (in Russian).Ольшанский, А. И. Исследование процесса сушки пористой керамики методом Докучаева–Смирнова / А. И. Ольшанский // ИФЖ. 2013. Т. 86, № 1. С. 77–85.Ol’shanskii A. I. (2013) Investigation of the Processes of Drying of Porous Ceramics by the Dokuchaev–Smirnov Method. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 86 (1), 80–87. https://doi.org/10.1007/s10891-013-0807-1

The authors declare that there are no conflicts of interest present.