Дослідження закономірностей фільтраційного сушіння відходів виробництва соків

Abstract

У магістерській кваліфікаційній роботі представлено результати комплексного дослідження процесу фільтраційного сушіння яблучних вичавок у стаціонарному шарі. Проаналізовано сучасні підходи до сушіння дисперсних матеріалів, розглянуто їхні переваги та обмеження, а також досліджено основні теоретичні положення, що описують гідродинамічні та тепломасообмінні процеси при фільтраційному сушінні. Наведено експериментальні методики дослідження кінетики та гідродинаміки сушіння. У практичній частині проведено визначено пористість шару та насипну густину. Отримано експериментальні залежності втрат тиску в шарі вичавок залежно від умов сушіння. Також встановлено кінетичні закономірності зміни вологості матеріалу в процесі сушіння. Здійснено чисельне моделювання процесів руху теплоносія через шар дисперсного матеріалу із використанням програмного середовища Ansys. Побудовано графіки розподілу гідравлічного опору в шарі на основі розрахункових моделей та проведено їх порівняння з експериментальними даними. Оцінено ступінь точності моделювання, встановлено характер відхилень та визначено середню похибку. Результати роботи можуть бути використані для оптимізації технологічного процесу сушіння біомаси, зокрема відходів плодопереробної промисловості, з метою підвищення ефективності та зменшення енерговитрат.The master's qualification work presents the results of a comprehensive study of the process of filtration drying of apple pomace in a stationary layer. Modern approaches to drying dispersed materials are analysed, their advantages and limitations are considered, and the main theoretical provisions describing hydrodynamic and heat and mass transfer processes during filtration drying are investigated. Experimental methods for studying the kinetics and hydrodynamics of drying are presented. In the practical part, the layer porosity and bulk density were determined. Experimental dependences of pressure losses in the pomace layer depending on drying conditions were obtained. Also, the kinetic regularities of changes in the moisture content of the material during the drying process were established. Numerical modelling of the processes of coolant movement through a layer of dispersed material was carried out using the Ansys software environment. Graphs of the distribution of hydraulic resistance in the layer based on the computational models were constructed and compared with experimental data. The degree of modelling accuracy is assessed, the nature of deviations is established, and the average error is determined. The results of the work can be used to optimise the technological process of drying biomass, in particular fruit processing waste, in order to increase efficiency and reduce energy consumption.