Numerical modeling of heat and mass transfer processes in a capillary-porous body during contact drying

Abstract

Розглянуто проблему кондуктивного (контактного) сушіння капіляро-пористого тіла в пароповітряному (газовому) середовищі передачею теплоти до матеріалу при контакті його з нагрітими поверхнями матеріалу. Отримано систему суттєво нелінійних диференціальних рівнянь тепломасоперенесення для опису такого процесу. Для розв’язування сформульованої задачі тепломасоперенесення (без врахування деформативності) застосовано методику розв’язування нелінійних крайових задач у вигляді ітераційного процесу, на кожному кроці якого розв’язується лінійна крайова задача. Проведено перевірку результатів методу двома способами. Вони добре узгоджуються. Проведено чисельний експеримент для матеріалів трьох видів пористості. Результати представлено графічно та таблично. Виведено закономірності контактного сушіння капіляро-пористих матеріалів в пароповітряному середовищі.The problem of conductive (contact) drying of a capillary-porous body in a steam-air (gas) environment by heat transfer to the material during its contact with the heated surfaces of the material is considered. A system of significantly nonlinear differential equations of heat and mass transfer to describe such a process is obtained. To solve the formulated problem of heat and mass transfer (without taking into account deformability), the method of solving nonlinear boundary value problems is applied in the form of an iterative process, at each step of which a linear boundary value problem is solved. The results of the application of the method are verified based on the popular numerical scheme used. They agree well. A numerical experiment is conducted for materials of three types of porosity. The results are presented graphically and tabularly. The regularities of contact drying of capillary-porous materials in a steam-air environment are deduced.