Визначення механізмів теплообміну при вакуумному сушінні твердо-вологих та рідко-в'язких матеріалів

Autor: Abdizhapparova, Abdizhapparova, Khanzharov, Nurlan, Shingissov, Azret, Khanzharova, Bayan
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 6 No. 11 (120) (2022): Technology and Equipment of Food Production; 6-15
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6 № 11 (120) (2022): Технології та обладнання харчових виробництв; 6-15
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: Most drying methods combine convective, conductive and radiation heat transfer processes. The share of each type of heat transfer may vary depending on the type and mode of drying, type of product, etc. In this study, the problem of determining the heat transfer mechanism of vacuum drying of solid-moist and liquid-viscous materials is solved. The objects of the study are Jerusalem artichoke tubers, camel and mare milk. The numerical values of the heat transfer components are found experimentally and their shares in the total heat flux are determined. During vacuum drying of Jerusalem artichoke at a medium pressure of 4 kPa and a temperature of 55 °C (with a layer height of 0.01 and 0.02 m), the convective component predominates (58.55 and 67.65 %). The share of thermal conduction (18.96 and 29.39 %) and radiation (13.39 and 12.05 %) is much lower. The mechanism of thermal conduction begins to prevail with an increase in the height of the material layer (0.03 and 0.04 m). The convective component is also dominant for vacuum drying of milk: at medium pressures of 6÷10 kPa and a temperature of 40 °C, its value for mare milk reaches 78.21 %, for camel milk – 73.33 %. The second most important is the share of radiation (19.45 and 22.58 %). Conductive heat transfer has the minimum indicators (5.66 and 6.17 %). The large values of the share of thermal conduction during drying of Jerusalem artichoke compared to milk are explained by the fact that heat transfer occurs inside the tubers due to conduction, and inside milk – due to convection. Insignificant shares of radiation are explained by low and medium vacuum values in the chamber. In the studied range, heat and mass transfer occurs due to molecular diffusion and convection. The results obtained can be used to formulate criterion heat transfer equations, in engineering calculations, and optimization of the vacuum dryer operation.
Більшість способів сушіння поєднують процеси конвективного, кондуктивного та радіаційного теплообміну. Частка кожного виду теплообміну може варіюватися в залежності від типу і режиму сушіння, виду продукту тощо. У даному дослідженні вирішується проблема визначення механізму теплообміну вакуумного сушіння твердо-вологих та рідко-в'язких матеріалів. Об'єктами дослідження є бульби топінамбуру, верблюже та кобиляче молоко. Експериментально визначені чисельні значення складових теплообміну та визначені їхні частки у загальному тепловому потоці. При вакуумному сушінні топінамбура за тиску середовища 4 кПа і температури 55 °С (при висоті шару 0,01 і 0,02 м) відзначається переважання конвективної складової (58,55 і 67,65 %). Значно нижча частка теплопровідності (18,96 і 29,39 %) та випромінювання (13,39 і 12,05 %). Механізм теплопровідності починає переважати зі збільшенням висоти шару матеріалу (0,03 і 0,04 м). Конвективна складова також є домінантною для вакуумного сушіння молока: при тисках середовища (6÷10) кПа і температурі 40 °С її значення для кобилячого молока досягає 78,21 %, для верблюжого – 73,33 %. Другою за значенням є частка випромінювання (19,45 і 22,58 %). Мінімальні показники має кондуктивний теплообмін (5,66 і 6,17 %). Великі значення частки теплопровідності при сушінні топінамбуру в порівнянні з молоком пояснюються тим, що всередині бульб теплообмін відбувається за рахунок кондукції, а всередині молока за рахунок конвекції. Незначні частки випромінювання пояснюються низькими та середніми значеннями вакууму в камері. У досліджуваному діапазоні тепломасоперенос зумовлений молекулярною дифузією та конвекцією. Отримані результати можна використовувати для складання критеріальних рівнянь теплообміну, при інженерних розрахунках та оптимізації роботи вакуумних сушарок.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: