Моделювання гідродинаміки руху теплового агенту крізь стаціонарні шари подрібнених стебел топінамбура у сушарці фільтраційного типу
Автор: Чечін Віктор Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерна хімічна інженерія
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Процес сушіння є важливою стадією підготовки стебел топінамбура до процесів екстрагування, оскільки забезпечує тривалий термін їх зберігання та, одночасно з цим, змінює фізіологічний стан клітинних стінок, збільшуючи їх проникність щодо екстрагенту. В роботі обґрунтовано вибір стрічкової сушарки фільтраційного типу в якості обладнання для реалізації процесу сушіння, зважаючи на необхідність забезпечення належних температурних режимів зневоднення термолабільного матеріалу та зменшення енергозатрат технологічної лінії виробництва екстрактів. Зважаючи на втрати тиску, що виникають під час руху теплового агенту крізь стаціонарний шар матеріалу під час реалізації сушіння фільтраційним методом, була сформульована мета роботи, що полягала у дослідженнях гідродинаміки процесу методами фізичного експерименту та CFD-моделювання в програмному комплексі ANSYS Fluent. На основі представлених методик, проведене фізичне моделювання гідродинамічного процесу та CFD-моделювання в програмному комплексі ANSYS Fluent з дотриманням постадійності: побудова «3-D геометричної моделі; дискретизація досліджуваної геометрії за допомогою сітки; активування моделі турбулентності; введення характеристик середовища та граничних умов моделювання; ініціалізація розрахунку та виведення на екран результатів моделювання. Результати фізичного моделювання гідродинаміки руху теплового агенту (ТА) крізь стаціонарний шар подрібнених стебел топінамбура представлено у вигляді графічних залежностей , які демонструють зростання втрат тиску із збільшенням швидкості руху теплового агенту та вказують на одночасний вплив в’язкісної та інерційної складових на величину втрат. Тому, проведено визначення коефіцієнтів в’язкісної складової опору та інерційної за допомогою моделі пористих середовищ «Рorous media model» на основі застосування рівняння Ергана. Проведено порівняння результатів, отриманих шляхом комп’ютерного моделювання, з результатами фізичного експерименту. Зважаючи на малу розбіжність результатів, зроблено висновок про доцільність використання k-epsilon моделі для прогнозування втрат тисків в шарах подрібнених стебел топінамбура та вирішення подібних задач гідродинаміки.