Оценка адекватности математической модели распределения температуры в инфракрасно-вакуумной сушилке

В статье приводится краткое описание решенных на сегодняшний день задач по согласованию спектральных характеристик пород древесины с оптическими свойствами генератора ИК-излучения, а также о теоретическом описании процесса инфракрасной сушки пиломатериала в условиях вакуумной камеры, на основе чего были произведены расчеты, проектирование и изготовление инфракрасно-вакуумной сушильной установки. Приводится описание технологии процесса сушки пиломатериалов в разработанной установке. Отмечается, что процесс сушки является мультифизическим (теплообмен излучением, конденсация влаги, степень разряжения, форм-факторное влияние и т. д.), поэтому для установления взаимосвязей на разработанной установке планируется проведение многофакторного эксперимента по отработке режимов для одной породы древесины с последующей их корректировке на другие породы. Для сокращения числа натуральных опытов на сегодняшний день существуют программные продукты математического моделирования позволяющие проводить исследования мультифизических процессов в сложных конструкциях, к которым в том числе относится разрабатанная установка. Целью исследования является в проверка адекватности математической модели процесса сушки пиломатериалов в инфракрасно-вакуумной сушильной установке. Проведен натуральный эксперимент по сушки досок древесины, для которых в течении всего процесса сушки получены температурные данные для разных точек внутри вакуумной камеры и снаружи. Далее в программном продукте математического моделирования была воспроизведена метрическая модель, учитывающая детали конструкции установки, технологического оборудования и особенности форм-факторного размещения пиломатериала. И для данной метрической модели произведены расчеты поля температур в зоне сушки пиломатериала. При сравнении полученных данных эксперимента и с применением программного продукта прослеживается идентичность параметров температуры пленочных электронагревателей, а также доказана температурная разница между нижним и верхним рядом уложенных досок. Откуда следует вывод об адекватности математической модели распределения температуры в инфракрасно-вакуумной сушилке. 

1. Levinskiy V. N. Spectral analysis of various types of wood as the basis of low-temperature drying technology in vacuum conditions // BIO Web of Conferences: International Scientific and Practical Conference «Methods for Synthesis of New Biologically Active Substances and Their Application in Various Industries of the World Economy – 2023» (MSNBAS2023), Moscow, 05–06 декабря 2023 года. Vol. 82. Les Ulis, 2024. P. 05026. DOI 10.1051/bioconf/20248205026.

2. Исследование влияния температуры окружающей среды на параметры пленочного электронагревателя / В. Н. Левинский, В. М. Попов, Е. Н. Епишков, В. А. Афонькина // Аграрный научный журнал. 2024. № 7. С. 110–116. DOI 10.28983/asj.y2024i7pp110-116.

3. Шагеева А. И., Кайнов П. А., Сафин Р. Р. Разработка эффективной схемы энергообеспечения процесса вакуумной СВЧ сушки пиломатериалов // Деревообрабатывающая промышленность. 2022. № 3. С. 28–34.

4. Мухаметзянов Ш. Р., Сафин Р. Р., Кайнов П. А. Повышение энергоэффективной осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов : монография / Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. Технол. ун-т. Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. 120 с.

5. Дунаев М. П., Дунаев А. М. Разработка автоматизированной системы научных исследований для изучения технологического процесса сушки древесины // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2019. Т. 1. С. 132–133.

6. Левинский В. Н. Повышение эффективности процесса ИК-сушки пиломатериалов за счет адаптивности работы САУ // Международный научноисследовательский журнал. 2024. № 4(142). DOI 10.23670/IRJ.2024.142.131.

7. Levinskiy V. N. Justification of the effective distribution of energy emitted by a film electric heater on stacked lumber // BIO Web of Conferences. 2024. Vol. 108. P. 20001. DOI 10.1051/bioconf/202410820001.

8. Математическая модель процесса сушки пиломатериалов при дискретном расположении источников СВЧ-энергии / Р. С. Аипов, М. И. Тухватуллин, Р. Б. Яруллин [и др.] // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2019. № 2(50). С. 82–88.

9. Rudobashta S. P., Zueva G. A., Zaytsev V. A. Modeling of the Deep Drying Process of Granulated Polyamide at Convective-infrared Energy Sub-supply // ChemChemTech. Vol. 62, № 12. 2019. P. 94–100.

10. Калачев Ю. Н., Онищенко Г. Б. Системы управления и моделирование электропривода. М. : ДМК Пресс, 2022. 154 с.

11. Верификация модуля расчета гидравлики в SIMINTECH / Е. А. Лисина, А. М. Самойлов, Н. П. Тарасова, В. В. Андреев // Научно-технический вестник Поволжья. 2024. № 12. С. 148–151.

12. Захахатнов В. Г., Белов А. В. Моделирование дифференциальной защиты трансформатора в среде MatLab // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69, № 1(46). С. 19–25. DOI 10.22314/ 2658-4859-2022-69-1-19-25.

13. Оськин С. В. Моделирование аэродинамики в асинхронном электродвигателе // АПК России. 2023. Т. 30, № 1. С. 47–52. DOI 10.55934/2587-8824-2023-30-1-47-52.

14. Оськин С. В., Овсянников Д. А. Моделирование теплофизических процессов в пчелином улье с электроподогревом // Биофизика. 2020. Т. 65, № 2. С. 381–389. DOI 10.31857/S0006302920010222.