Математическая интерпретация кинетических закономерностей сушки свекловичной стружки

Статья посвящена исследованию кинетики тепло-массообмена при сушке свекловичной стружки в барабанной сушильной установке с канальной насадкой. Основное внимание уделено анализу влияния ключевых параметров процесса: температуры сушильного агента (403–413 К), расхода воздуха (0.312–0.437 м³/с), степени заполнения барабана (30–35%) и частоты его вращения (1–2 об/мин). Экспериментальные исследования проводились на разработанной установке, обеспечивающей герметичность, контроль параметров и отбор проб без разгерметизации. Влажность продукта определялась методом высушивания при 378 К в соответствии с нормативом ТУ ОСТ 18–22–81. Для интенсификации процесса в сырую стружку вводили мучные отруби, абсорбирующие влагу и снижающие энергозатраты. Установлено, что повышение температуры воздуха с 403 до 413 К увеличивает скорость сушки на 15–20%, сокращая время обработки. Рост скорости воздушного потока и частоты вращения барабана также интенсифицирует процесс, тогда как увеличение степени заполнения усиливает гидродинамическое сопротивление, замедляя сушку. Кинетические кривые демонстрируют три характерных периода: прогрев, постоянная и убывающая скорость сушки. На основе экспериментальных данных разработаны критериальные уравнения теплообмена (Nu) для периодов постоянной (погрешность ≤17.5%) и убывающей скорости, учитывающие критерии Рейнольдса (Re), температурный симплекс и параметры влажности. Предложена инновационная двухсекционная барабанная сушилка, обеспечивающая раздельную обработку материала горячим воздухом и перегретым паром. Конструкция включает независимые секции с индивидуальным приводом, шнековый транспортер для предотвращения смешивания сушильных агентов и регулируемую заслонку для контроля конечной влажности (10–13%). Модернизация позволяет повысить интенсивность процесса на 25–30% и улучшить качество продукта за счет посекционной оптимизации температурного режима. Результаты работы могут быть применены при проектировании промышленных установок для переработки сельскохозяйственных отходов, сокращения энергопотребления и увеличения сроков хранения кормовых материалов.