КОМБИНAЦИЯЛАШТИРИЛГАН РАДИAЦИОН-КОНВЕКТИВ ҚУЁШ ҚУРИТГИЧИДА МЕВАЛАРНИ ДИСПЕРС ҚАТЛАМ ГИДРОДИНАМИКАСИНИ МОДЕЛИ. Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

UDK 621.1.016

КОМБИНАЦИЯЛАШТИРИЛГАН РАДИАЦИОН-КОНВЕКТИВ ЦУЁШ ЦУРИТГИЧИДА МЕВАЛАРНИ ДИСПЕРС ЦАТЛАМ ГИДРОДИНАМИКАСИНИ

МОДЕЛИ. И.Л.Неъматов1, Б.Э.Хайриддинов2

1Дарши мухдндислик иктисодиёт институти, 2Дарши давлат университети https://doi.org/10.5281/zenodo.14835767

Аннотация: Маколада мева-сабзавот ва полиз мах,сулотларини мажбурий-конвектив куритиш жараёнининг гидродинамик модели таклиф килинган булиб, иссиклик ташувчи окимини куритиладиган махсулотга йуналиши, мах,сулот катламининг дисперслик даражаси, сфероидлар, ясси диск ва ясси пластина куринишларида куритиш гидродинамикаси пластмассали, металл ва ёгоч панжарали таянчлар мисолида зарурий формулалар ва мезонли тенгламалар асосида моделлаштирилган.

Калит сузлар: мева-сабзавот мах,сулотлари, мажбурий-конвектив куритиш, намлик, гидравлик каршилик, ламинар оким, сфероид, ясси диск, ясси пластина, мах,сулот катлами.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ДИСПЕРСНОГО СЛОЯ ФРУКТОВ В КОМБИНИРОВАННОЙ РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОЙ

СОЛНЕЧНОЙ СУШИЛКЕ.

Аннотация: В статье предложена гидродинамическая модель принудительно-конвективной сушки плодоовощной продукции, в которой направление потока теплоносителя к высушиваемому продукту степень дисперсности слоя продукта, гидродинамика сушки плодов и овощей в виде сфероидов, плоских дисков и плоских пластин, а также опор c пластмассовыми, металлическими и деревянными решетками, смоделирован на основе необходимых формул и критериальных уравнений

Ключевые слова: плодоовощная продукция, принудительно-конвективная сушка, влажность, гидравлическое сопротивление, ламинарный поток, сфероил, плоский лиск, плоская пластина, слой продукта

MODELING THE HYDRODYNAMICS OF THE DISPERSED LAYER OF

FRUITS IN A COMBINED RADIATION-CONVECTION SOLAR DRYER.

Abstract: In the article, a hydrodynamic model of forced-convective drying of fruits and vegetables and sugar products is proposed, the direction of the heat carrier flow to the product to be dried, the degree of dispersion of the product layer, the hydrodynamics of drying in the form of spheroids, flat disks and flat plates are used as examples of supports with plastic, metal and wooden bars. modeled on the basis of necessary formulas and criterion equations.

Keywords: fruit and vegetable products, forced-convective drying, humidity, hydraulic resistance, laminar flow, spheroid, flat disc, flat plate, product layer

КИРИШ

Меваларнинг дисперс катламининг гидродинамикасини мажбурий конвектив куритиш шароитида урганиш мух,им амалий ахдмиятга эга: меваларнинг дисперс катламининг гидравлик каршилигини ва мажбурий шамоллатиш тизимидаги энергия

харажатларини аниклаш; таркибий, технологик ва операцион муаммоларни х,ал килишга каратилган.

ТАДЦЩОТ МЕТОДОЛОГИЯСИ

^уёш нурида куритиш буйича мавжуд адабиётларда мажбурий конвектив куритиш шароитида турли хил меваларнинг дисперс катламининг гидродинамикасининг муаммолари соддалаштирилган тарзда х,ал килинади: меваларнинг дисперс катламининг гидравлик каршилиги назарий ёки экспериментал равишда асосланмаган; Шунингдек мажбурий конвекцияни таъминлаш учун энергия харажатлари ва бу харажатларнинг куёш куритиш мосламасининг иссиклик балансидаги улуши аникланмаган.

Х,ар хил меваларни анъанавий термал ва куёш-конвектив куритиш пайтида мфх,сулотлар катлам сеткали (турли) стелажларга жойлаштирилди (1-расм).

1-расм. ^уритиладиган меваларни стелаж катламларида жойлашиши.

Стационар катламнинг гидродинамикасини куриб чикишда иккита асосий модел кулланилади [2,3], уларда заррачалар катлами сифатида каралади.

- характерли гидравлик диаметрига эга булган ураш каналлари тизими (ички вазифа -филтрлаш модели);

- хдракатланувчи оким атрофида учиб юрувчи заррачалар туплами (ташки муаммоли оким модели).

Биринчи модел жуда кенг таркалган. Иккинчи модел табиийрок булиб, меваларни куритиш жараёнларининг физик характеристикасини акс эттиради.

Мева катламидаги босимнинг пасайиши, катламнинг узи ва тутувчи турнинг гидравлик каршилиги билан аникланади; иссиклик ташувчи хдво окимининг тезлигига, говаклиги, катлам ва панжаранинг куполлигига; деворларнинг шаклига геометрик улчамларига ва оким йуналишга боглик булади.

куритиш жараёнларида меваларнинг стационар катламининг гидродинамикаси куйидаги метадолик шароитларда куриб чикилади (1-расм):

1. Иссиклик ташувчи х,аво окимининг йуналиши катлам текислигига перпендикуляр. Бу йуналиш энг макбул булиб, барча заррачалар учун тенг куритиш шароитларини таъминлайди.

2. Дисперс катламнинг улчамлари заррача катталикларидан икки марта каттарокдир, шунинг учун деворларнинг катламларини гидродинамикасига таъсири х,исобга олинмайди.

3. куритиш материали - мевалар шаклига кура уч турга булинади:

- сфероидлар: урик, узум, олхури ва бошкалар (1-расм 1А);

- текис дисклар: олма, бех,и, нок ва бошкалар булакларга булинади (1Б-расм); текис пластиналар: ковун киркимлари (1С-расм).

4. Туткич панжаралари сифатида пластик ва металл тур, ёгоч панжара ишлатилган.(1 Б-расм)

^атламдаги оким режимини аниклаш учун куритиш объекти сифатида турли хил меваларнинг дисперс катламларининг гранулометрик параметрлари дастлабки 'н=100% ва охирги ' намлигида куритиш амалиётига хос булган, экспериментал равишда урганилди: уриклар (сфероидлар), олмалар (дисклар), ковунлар (пластиналар)Датламдаги иссик хаво оким тезлиги катламнинг говаклилиги билан белгиланади:

w0 = ш/Е. (1)

^атламдаги иссик хаво оким режими Рейнолдс сони билан аникланади: филтрлаш модели учун

йе = (2)

оким модели учун

йе = 2ш^э/3у/ . (3)

Оким тезлиги № = 0,80.. .1,0 м/с диапазонда мажбурий конвекцияга хосдир. Табиий хаво окимининг конвектив оким тезлиги № < 0,8 м/с дан ошмайди. Х,аво окимининг № > 0,8 м/с тезликда булиши окимнинг тулик турбулентлик режимида содир булади ва катламнинг гидравлик каршилиги кескин ортади. Меваларнинг дисперс катламининг гидродинамик характеристикалари учун иссиклик ташувчи хаво окимининг тезлиги ж = 0,8. ..1,0 м/с. га тенг.

Тадкикот Натижалари Ва Мух,окамаси

Камерали куёш куритгич мосламасида, махсулот куритиш камерасига жойлаштирилади. куритиш агенти иссик хаво хажмий хаво киздириш куёш коллекторида вентелятор ёрдамида кизиган хаво (40-500С)етказиб берилади. Бу кизиган хаво куритиладиган махсулот катламлари оркали конвектив усулида амалга ошади. Бундай мосламаларда ранги ёркин (ок майиз, кишмиш, олма, нок, ковун) мева-сабзавотларни куритиш максадга мувофик булиб, тайёр махсулотни куринишни сифатли булишини таъминлайди. Камерали куёш куритиш мосламаларининг ишлаб чикариш самарадорлиги 1м2 куритиш стелаж турида 18....10 кг хул махсулот ёйилади ва 3,8...4,2 кг хул махсулот ёйилади ва 3,8...4,2 кг тайёр махсулот олишни таъминлайди[1].

1-жадвалда назарий ва экпериментал тадкикотлар йули билан олинган турли хил мевалар катламидаги оким режимининг параметрлари курсатилган, иссиклик ташувчи хаво окими харорати 40 °С булганда: 1-жадвалдан куриниб турибдики, куриб чикилаётган барча мевалар учун йе = 2 • 103 шарти бажарилади ва барча холатларда оким режими ламинардир.

Сферик ва булакларда (тартибсиз шаклли) куйилган материалларнинг тасодифий тупламларида босимнинг фаркини хисоблаш учун куплаб формулалар мавжуд [2-5]. Хорижий ва махаллий амалиётда Эрган формуласи (ички муаммо) купинча (2) формулага мувофик 0,1 < йе < 104 да ишлатилади [6,7].

ДРо=^0, (4)

йе < 2 • 103 учун Карман-Козений (ташки вазифа) формула (3) буйича [2,3,5].

(5)

Кичик Рейнолдс сонларидаларида (ламинар режим йе < 2 • 103) формула (4) формула (5) га айланади.

катламнинг гидравлик каршилик коэффициенти куйидагича куринишда ифодаланади [6]:

$о=А+В/Яе (6)

Ушбу ковушкоклик коэффициенти ва Рейнолдс сони уртасидаги богликликни ифодалайди. (6) формуладаги доимий А урта кисмдаги каршиликни акс эттиради. Яе > 103режимида булиб (олд каршилик), иккинчи х,ад В/Яе Яе > 103 Стокс режимида (ёпишкок каршилик). Адабиётда сферик жисмлар ва булак материаллар учун ифодалар (7) берилган: ички вазифа учун

= 150 + гр1,75 Яе; (7)

ва ташки вазифа учун

$о=73 + 0,28 Яе/гр; (8)

Сферик жисмлар учун (7) ва (8) формулалар жуда аник натижалар беради [2,5]. Ясси дисклар (й >> К) ва пластиналар (К < й << I) учун формулалар (7) ва (8) сезиларли огишларни беради, чунки бу формулалар изометрик шаклдаги жисмлар учун (й « К « I). Интерполяция ва энг кичик квадратлар усулларидан фойдаланиб, дисклар ва пластиналар учун (7) ва (8) формулалар буйича доимийларни аникладик[6,7,8].

1) ички вазифа учун:

текис дисклар = 120 + ^ • 0,45 Яе; (9)

текис пластиналар (0 = 95 + ^0,21 Яе; (10)

2) ташки вазифа учун:

текис дисклар = 17 + 0,18 Яе/-ф; (11)

текис пластиналар = 17 + 0,16 Яе/'ф; (12)

1-жадвалда турли дисперс катламларнинг гидродинамикасини х,исоблаш натижалари келтирилган. Сфероид пластиналар учун гидравлик каршилик коэффициентлари (0 дисклар ва пластиналарга караганда юкори. Сфероидлар ёпишкок ишкаланиш (сферик юзалар атрофидаги оким) ва паст каршиликка карши устунликка эга. Ясси дисклар ва плиталар юкори тортишиш (катта урта кисм) ва паст ёпишкок каршилик (кичик калинлик) га эга. Сфероидлар катламидаги босимнинг пасайиши АР0 дискларга караганда паст, пластиналар учун эса дискларга караганда юкори. Бу катламдаги босимнинг пасайиши асосан каршиликка богликлигини айтишга имкон беради, чунки:

- сфероидлар яхши текисланган сиртларга эга, нисбатан ёпишкоклиги шунинг учун паст каршиликка эга;

- дисклар катта горизонтал юзаларга эга, юкори каршилик ва - паст ёпишкокликка эга,

- пластиналар мутаносиб равишда сезиларли даражада горизонтал ва вертикал сиртларга эга , мутаносиб равишда катта каршиликка ва ёпишкокликка эга.

1-жадвалдан куриниб турибдики, (4) богликлик (5) дан кура катламдаги босим тушишининг юкори кийматларини беради.

куритиш вактида меванинг кискариши натижасида х катламининг концентрацияси 1,4...5,8 марта камаяди. Материалнинг Wк охирги намлигида катламдаги босимнинг пасайиши АР0 ундан 10 ёки куп марта камаяди (1-жадвал).

Турлар ва панжаралар гидравлик жихдтдан бир хил таксимланган махдллий каршилик сифатида кабул килинади [7,8]. 1 D Расмда панжара катакчаларининг дизайн диаграммаси курсатилган.

Acocuü грануnометрик ea гидродинамик napaMempnap MyMKUH öyrnan MaKCUMan ^aöo^arn öunan mypnu xur MeeanapHum mapvflmaH ^amnaMnapu coHnap cypamuda WH ,Maxpawuda WK yuuMamnap Kenmupuman.

1-^aflBa.

napaMeTp C^epoHg ^HCK n.acTHHa

WK, % 19-20 19-20 17-19

d, m 0,0315 0,0211 0,049 0,0405 0,035 0,0238

h, Z,m 0,01 0,004 0,02 0,3 0,005' 0,25

/ 0,921 0,648 0,527

1,09 1,543 1,897

d3 dx^ d 2 + ft (d + fc)/2

Z 0,523 0,234 0,773 0,55 0,795 0,136

£ 0,477 0,766 0,227 0,45 0,205 0,864

w,m/c 0,2...0,5 0,2.0,5 0,2.0,5

w0, m/c 0,42 ... 1,05 0,26... 0,65 0,88... 2,20 0,44... 1,11 0,98... 2,44 0,23 ... 0,58

fle no (2) 744... 1861 501... 1252 544... 1360

1114... 2789 501... 1252 1415 ... 3536

fle no (3) 496 ... 1241 333 ... 834 363 ... 907

743 ... 1857 334... 835 943 ... 2358

^o no (7)(9)(10) 1564... 3689 467.989 312 ... 637

2263 ... 5444 468... 989 658... 1504

^o no (8)(11)(12) 201... 393 56... 114 48... 93

265 ... 552 57 ... 114 97.216

APo, na no (4) 0,401... 2,398 0,792 ... 4,189 1,21... 6,202

0,0426... 0,25 0,047 ... 0,215 0,0013 ... 0,007

APo, na no (5) 0,235 ... 1,15 0,426... 2,179 0,834... 4,097

0,0223 ... 0,117 0,022 ... 0,112 0,0008... 0,005

naH^apa op;a.H yTaguraH hcchk.hk TamyBHH x,aBO OKHMHHHHr $H.Tp.am Te3.HrH

wz = Wq/3 (9)

naH^apagarH öochm $ap;H

APz=^fi^z (10)

rHgpaB.HK ;apmH.HK кoэ$$нцнeнт.пapн [6] ra MyBO^H; Se.ranaHaflH Ba n.acTHK Typ.ap энг nacr (khhhk TemHK.ap) Ba eron naH^apa.ap x,aMga y.apHHHr opa.HFHgaH HÖopaT geö o.HHagH. ^aT.aMHHHr rHgpaB.HK ;apmH.HrH (c^epoHg.ap) ;aHHa.HK nacT öy.ca, naH^apaHHHr TatcupH myHna.HK KaTTa öy.agH; ^aT.aMHHHr (n.acTHHaHHHr) ragpaB.HK ;apmH.HrH ;aHHa.HK KaTTa öy.ca, naH^apa TatcupH myHna.HK KaM öy.agH. Okhm Te3.HrH omumH ÖH.aH naH^apaHHHr

таъсири кучаяди, бу табиийдир. Чекланган мева намлиги Wк да катламдаги босимнинг фарки АР0 камаяди. Тутувчи панжаранинг умумий босим тушишига АР таъсирини оширади.

Юкорида таъкидлаб утилганидек, катлам зарралари атрофидаги оким модели физик нуктаи назардан реалрокдир, чунки катламнинг умумий каршилиги аслида барча заррачалар каршиликларининг йигиндисидир [9,10,11]. Юкоридаги натижалар катламдаги меваларни максимал даражада кадоклаш шарти учун олинган. Х,акикий шароитда кадоклаш зичлиги паст булади ва куритиш жараёнида (меванинг кискариши натижасида) х концентрацияси пасаяди. катламнинг камайиши билан филтрлаш модели тобора сунъий булиб боради ва турли шароитларда умуман мос келмайди.

Агар кадоклаш буш булса ва куритишда меванинг кискариши жараёнида заррачалар орасидаги масофа ошади. Шартга кура [9]

Ь>28 (11)

зарраларнинг узаро таъсирини эътиборсиз колдириш мумкин ва дисперс катламнинг элементлари алохида заррачалар йигиндиси сифатида куриб чикилади (окими модели бутунлай ташки вазифа). Бундай шароитларда гидродинамик хисоблар учун алохида тартибга солинган жисмлар учун тавсия этилган ифодалар кулланилади. (2-жадвал)

2-жадвалда %ар хил меваларнинг тутувчи панжаралари ва дисперс цатламларининг

асосий гидродинамик курсаткичлари: 1-пластмасса ва 2-металл тур; 3-ёгоч панжара; сонлар суратида Wн ,махражида Wк

2-жадвал

Параметр Панжара тури Сфероид Диск Пластина

жг,м/с 1 2 3 0,64.. .1,6 0,5...1,26 0,73.1,84 1,35.3,36 1,06.2,65 1,54.3,86 1,49.3,72 1,17.2,94 1,71.4,27

Яе,по (15) 1 2 3 108.271 60.151 1195.2988 227.568 127.317 2512.6279 252.629 140.351 2781.6953

& 1 2 3 0,848.0,73 0,378.0,305 0,171.0,17 0,735.0,712 0,316.0,276 0,170.0,183 0,726.0,727 0,311.0,274 0,169.0,186

АРг, Па 1 2 3 0,189.1,02 0,104.0,21 0,0504.0,313 0,726.4,39 0,183.0,399 0,221.1,49 0,879.5,5 0,199.0,439 0,269.1,85

АР, Па по (4)и (18) 1 2 3 0,497.2,88 0,957.5,19 1,68.7,33

0,125 .0,578 0,457 ... 2,50 0,135 .0,720 0,834.4,28 0,0509.0,235 1,32 .6,29

0,085 ... 0,366 0,431.2,55 0,0889.0,313 0,0842 .4,53 0,04.0,121 1,36.6,58

0,0576.0,348 0,0644.0,372 0,0147 .0,087

АР, Па по (5)и (18) 1 2 0,326. 1,64 0,591.3,18 1,3 .5,22

0,105.0,439 0,117.0,617 0,0505 .0,233

3 0,285.1,25 0,468.2,27 0,939.4,19

0,0648.0,227 0,259 .1,30 0,0402 .0,118 0,976.4,48

0,0701.0,210 0,477.2,52

0,0374.0,210

0,045.0,268 0,0142 .0,084

^уйида алохида мева зарралари йигиндисининг моделини куриб чикайлик. Х,ар бир заррачадаги босимнинг узгариши

(12)

ва заррачалар катламидаги умумий босимнинг узгариши

= (13)

Формуладан аникланади.

Бир заррача учун гидравлик каршилик коэффициенти Рейнолдс сонининг функциясидир

Re = wd3/v (14)

Ушбу функционал богликликларни тавсифловчи куплаб интерполяция формулалари мавжуд (4-10). Бу формулаларнинг барчаси турли шаклдаги изометрик жисмлар учун мулжалланган.

3-жадвалда якуний намлик Wk да индивидуал мева зарралари катламининг гидродинамик хисоблаш натижалари курсатилган. (5), (8), (10), (12), формулалар ёрдамида дисперс катлам модели учун олинган натижаларни киёсий тахлил килинган ва формулалар (13) ёрдамида алохида заррачалар йигиндиси модели учун уларнинг яхши якинлашувини курсатади (3-жадвал). Максимал тафовут ± 8% дан ошмайди.

"Охирги намликдаги алохида мева зарралари цатламининг асосий гидродинамик

параметрлари Wk

3-жадвал

Параметр Сфероид Диск Пластина

w0,M/C Re.no (22) fi АР0,Па no (11) 0,26.0,65 261.652 0,631.0,547 0,026.0,143 0,44.1,11 272.689 0,305.0,211 0,027.0,115 0,23.0,58 192.481 0,164.0,138 0,00009.0,005

АР0,Па, 1 По (11) и(12) 2 3 0,109.0,465 0,0686.0,254 0,0415.0,236 0,174.0,62 0,0647.0,213 0,0396.0,271 0,0506.0,238 0,0403.0,122 0,0143.0,087

1-пластмасса ва 2-металл тур, 3-ёгоч панжара ХУЛОСА

Демак, (11)-шарт чегараловчи хисобланади, унгача катлам дисперс урам сифатида каралади, ундан кейин у алохида заррачалар йигиндиси сифатида каралади. Динамик чегара катламининг калинлиги куйидаги муносабат билан белгиланади [11]

S = 4,64d3^Re (15)

Заррачалар орасидаги масофани куйидагича ифодалаш мумкин

L = d3(3J^-)-1 ; (16)

/тах - L=0 булганда катламдаги заррачаларнинг максимал мумкин булган концентрацияси (15) ни хисобга олган х,олда (11) дан концентрациянинг чегаравий кийматини /п аникланди:

Хп _ Хтах + (17)

Демак, шартга биноан / > /п; Ь < 25 (18)

мевалар катлами дисперс кадокланган деб каралади - оким модели ва гидродинамик хисоблаш (3), (5), (8), (11), (12), (14)-(18) формулалар буйича амалга оширилади; Шартга биноан ¿>25 (19)

Мева катлами алох,ида заррачалар йигиндиси - тулик ташки оким модели сифатида каралади ва гидродинамик хисоблаш алох,ида тартибга солинган жисмлар учун (11)-(12), (14)- ифодалар ёрдамида амалга оширилади.

^уритиш жараёнида мева махсулотининг кискариши /п узгаришига сезиларли таъсир килади, яъни катлам гидродинамикасининг узгаришига олиб келади.

Меваларнинг дисперс катламларининг берилган гидродинамик параметрлари куритиш махсулоти хажмига караб мажбурий шамоллатишнинг гидравлик харакатларини аниклаш ва шу асосда мажбурий шамоллатиш кувватини аниклаш имконини беради.

Адабиётлар

1. Ким. В.Д., Хайриддинов Б.Э., Холлиев Б.Ч. Естественно-конвективный сушка плодов в солнечных сушильных установках: практика и теория. -Т Фан. 1999. -378 с.

2. Справочник по теплообменникам. Том 1. -М.: Энергоатомиздат. 1987. -560 с.

3. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое. -Новосибирск.: ИТФ. 1984. -162 с.

4. Куцакова В.Е., Богатырев А.Н. Интенсификация тепло-и массообмена при сушке пищевых продуктов. -М.: Агропромиздат. 1987. -236 с.

5. Муштаев В.И., Ульянов Г.Г. Сушка дисперсных материалов. -М.: Химия. 1988. -352 с.

6. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. -М.: Машиностроение. 1975. -558 с.

7. Хайриддинов Б.Э, Холмирзаев НС "^УЁШ ЭНЕРГИЯСИДАН ФОЙДАЛАНИШНИНГ ФИЗИК АСОСЛАРИ " ^арши НМЖУ-2020. 290 бет

8. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. справочное пособие. -М.: Энергоатомиздат. 1990. -366 с.

9. Бронштейн Б.И., Фишбейн Г.А. Гидродинамика, массо-и теплообмен в дисперсных системах. -Л.: Химия: 1997. -276 с.

10. Протодьяконов И.О., Люблинский И.Е. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах жидкость-твердое тело. -Л.: Химия. 1987. -336 с.

11. Хайриддинов Б.Э, Холмирзаев Н.С, Умарова С.О "Энергетик ресурслар физикаси" ^арши "Интеллект" нашриёти 2023.275-бет