Яков Петрович Лобачевский - доктор технических наук, член-корреспондент Российской академии наук, главный научный сотрудник
Yakov P. Lobachevsky - Dr.Sc.(Eng.), corresponding member of the Russian Academy of Sciences, chief research associate
Сергей Анатольевич Павлов - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Sergey A. Pavlov - Ph.D.(Eng), key research engineer
Инфракрасная сушка нашла широкое применение преимущественно в пищевой промышленности. Семена зерновых культур сушат в основном конвективным методом в шахтных, колонковых и бункерных сушилках. Подобные методы сушки малоэффективны, их отличает низкая производительность и высокие удельные затраты тепла. Исследовали методы сушки, обеспечивающие высокую интенсивность процесса при максимальном сохранении качества семян. Один из них – комбинированная инфракрасная сушка. Сушка имеет ряд преимуществ перед конвективной сушкой – быстрый прогрев частиц обеспечивает сокращение длительности процесса, а суммирование процессов диффузии и термодиффузии способствует перемещению влаги из центра зерновки к периферии, что снижает удельные затраты тепла на сушку. Рассмотрели комбинированный метод с использованием псевдоожиженного слоя при малой интенсивности инфракрасного потока, с дополнительным подводом тепла подогретым наружным воздухом. (Цель исследования) Разработать математическую модель конвективно-радиационной инфракрасной сушки семян, рассчитать температуру поверхности, мощность инфракрасного излучателя, параметры подогрева воздуха. (Материалы и методы) Обосновали параметры комбинированной инфракрасной сушки используя закономерности, характерные для конвективной сушки, но с эквивалентным коэффициентом теплоотдачи. Определили температуру и мощность источника инфракрасной энергии на основе допустимого теплоснабжения. Экспериментально оценили эффективность инфракрасной сушки при продувке наружным и подогретым воздухом с конвективной сушкой. (Результаты и обсуждение) Температура поверхности и мощности инфракрасного излучателя зависят от толщины слоя, физико-механических и радиологических свойств семян, допустимого теплосодержания и теплоты, затраченной на испарение влаги. Установили, что экспозиция комбинированной сушки на 12 процентов ниже конвективной за счет интенсификации процесса при полном сохранении качественных показателей семян. (Выводы) Рассчитали температуру поверхности и мощность инфракрасного излучателя в зависимости от высоты слоя, физико-механичных и радиологических свойств семян, допустимого теплосодержания и теплоты, затраченной на испарение влаги. Величина степени нагрева воздуха при комбинированной инфракрасной сушке пропорциональна дефициту мощности инфракрасного излучателя и обратно пропорциональна эквивалентному коэффициенту теплоотдачи.
Infrared drying (IR) has found wide application mainly in the food industry. Seeds of cereal crops are dried mainly by a convection method using shaft, column and bunker dryers. Such drying methods are ineffective, they are characterized by low productivity and high specific heat costs. The author has studied some methods of drying ensuring high intensity of the process with the maximum preservation of the quality of seeds. One of them is combined infrared drying. Combined modes of IR drying have a number of advantages over convection drying - quick heating of the particles ensures shortened process time, and the combination of diffusion and thermal diffusion processes facilitates the transfer of moisture from the grain mass center to the periphery, which reduces the specific heat consumption of a drying process. The author has considered a combined method with the use of a fluidized bed with a low intensity of the IR flow, with an additional supply of heat by the heated external air. (Research purpose) To develop a mathematical model of convective radiation IR drying of seeds, to calculate the surface temperature, the power of an IR-emitter, and the parameters of air heating. (Materials and methods) The parameters of combined IR drying have been determined using the regularities characteristic for convective drying, but with an equivalent heat transfer coefficient. The temperature and power of the IR energy source have been determined on the basis of permissible heat supply. The author has experimentally evaluated the efficiency of IR drying with blowing by external and heated air with convection drying. (Results and discussion) The surface temperature and the power of an IR emitter depend on the thickness of the layer, physical- and mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. It has been established that the exposure of combined drying is 12 percent lower than that of convective drying due to the process intensification with full preservation of the quality parameters of seeds. (Conclusions) The surface temperature and power of an IR emitter have been calculated as a function of the layer height, physical-and-mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. The degree of air heating with combined IR drying is proportional to the power deficit of an IR emitter and is inversely proportional to the equivalent heat transfer coefficient.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.