ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ ИНФРАКРАСНОЙ СУШКЕ СФЕРИЧЕСКОГО ТЕЛА

Рассмотрен тепломассообмен влажного сферического тела с внешней газовой средой при электромагнитном подводе энергии в инфракрасном диапазоне частот. Сформулирована и аналитически решена линейная задача (постоянство параметров процесса) инфракрасного нагрева тела при конвективном тепло- и массообмене его поверхности с внешней газовой средой – как для общего случая процесса сушки, так и при сушке в первом периоде. При формулировке задачи теплопроводности принято, что внутренний источник теплоты, вызванный поглощением лучистой энергии, экспоненциально распределен по толщине шара и что фазовые превращения при испарении влаги происходят у поверхности тела. Интенсивность сушки описана на основе аналитического решения линейной (постоянство коэффициента массопроводности) задачи массопроводности (диффузии влаги) для шара при граничном условии массообмена третьего рода. Решения задач нагрева получены применительно к локальной и средней по объему тела температуре. На их основе проведено численное моделирование процесса нагрева шара с учетом его сушки: показано влияние плотности лучистого потока на динамику нагрева шара. Применительно к первому периоду сушки показано, что полученное для этого случая частное решение задачи позволяет рассчитывать температуру поверхности тела и далее интенсивность сушки в условиях инфракрасного энергоподвода (при котором температура поверхности тела не равна температуре мокрого термометра). Для расчета температуры поверхности тела в данном случае предложен метод последовательных приближений, при котором вначале задают искомую температуру, а затем ее рассчитывают с использованием полученного решения и уравнения Антуана, выражающего зависимость давления насыщенного пара от температуры. Для этого случая выполнены численные расчеты, показавшие работоспособность математической модели и иллюстрирующие влияние дополнительного (к конвективному) инфракрасного энергоподвода на интенсивность сушки. Для учета изменения теплофизических характеристик в ходе процесса рекомендован зональный кусочно-ступенчатый метод.