The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes

Currently, the cost of traditional energy for drying moisture contain mediums, including cereal and fruit and berry crops, occupy a considerable part in the fuel and energy balance of Ukraine.Exist a possibility of applying for the drying process the over frequency radiation energy (microwave radiat...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2017
Main Authors: Kuchinsky, V., Reztsov, V., Surzhyk, T., Shchokina, V.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2017
Subjects:
Online Access:https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/85
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Vidnovluvana energetika
Download file: Pdf

Institution

Vidnovluvana energetika
_version_ 1871103151660072960
author Kuchinsky, V.
Reztsov, V.
Surzhyk, T.
Shchokina, V.
author_facet Kuchinsky, V.
Reztsov, V.
Surzhyk, T.
Shchokina, V.
author_institution_txt_mv [ { "author": "V. Kuchinsky", "institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine" }, { "author": "V. Reztsov", "institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine" }, { "author": "T. Surzhyk", "institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine" }, { "author": "V. Shchokina", "institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine" } ]
author_sort Kuchinsky, V.
baseUrl_str https://ve.org.ua/index.php/journal/oai
collection OJS
datestamp_date 2026-07-18T06:32:08Z
description Currently, the cost of traditional energy for drying moisture contain mediums, including cereal and fruit and berry crops, occupy a considerable part in the fuel and energy balance of Ukraine.Exist a possibility of applying for the drying process the over frequency radiation energy (microwave radiation) used in a variety of technologies, and can be considered as a means ofaccelerated research a solar drying process.The main goal of the work is to research the character of changes the averaged over space the temperatures in time. As a result of experiments on physical models by microwave dryingmoisture contain mediums with comparable volumes in a solid phase and in a wet phase established that the in initial stage drying average temperature investigated materials increases linearly in time with the release on the saturation at the temperature boilmoisture (water) 100C under normal conditions.This pattern of temperature change has a qualitative explanation within the framework based on the theorem of divergence of a mathematical dynamics process model for the averaged byvolume temperature which can be used for a broad class of conditions, namely the values of electro and thermophysical characteristics of mediums, density values power and type of electromagnetic energy which causes heating mediums and its correlation to the density of energy which absorbed as a result evaporation moisture, and also of the conditions of heat exchange with the environment.
first_indexed 2025-07-17T11:37:17Z
format Article
fulltext СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 44 УДК 534.8 В.П.Кучинський1, В.Ф.Рєзцов2, чл.-кор. НАН України, Т.В.Суржик3, канд.техн.наук, В.А.Щокіна4 (Інсти- тут відновлюваної енергетики НАН України, Київ) Метод прискорених випробувань процесів геліосушіння вологовмісних середовищ Розглянуто характер зміни усередненої по простору температури в часі та темпів її зростання на різних моделях вологовмісних середовищ при можливості застосування енергії надвисоких частот випромінювання для можливості вико- ристання як методу прискорених випробувань процесів геліосушіння вологовмісних середовищ. Бібл. 7, рис. 1. Ключові слова: сонячне випромінювання, вологовмісні середовища, сушіння, НВЧ-випромінювання. Orcid: 10000-0001-9716-3516; 20000-0001-8431-3968; 30000-0002-1418-7748; 40000-0003-2506-3131 Вступ. На даний час витрати традиційної енергії для сушіння вологовмісних середовищ, зокрема зернових та плодово-ягідних культур, займають значну частину в паливно- енергетичному балансі України. Виходячи з цієї об’єктивної обставини, цілком природно розгля- нути можливості використання для процесів сушіння вологовмісних середовищ сонячного, зокрема концентрованого випромінювання. Ця обставина обумовлює можливість засто- сування для процесів сушіння використання енергії надвисоких частот випромінювання (НВЧ-випромінювання), яке використовується в різних технологіях і може розглядатися як засіб прискорених досліджень процесів геліосушіння. Постановка завдання. Основною метою ро- боти є дослідження характеру зміни усередненої по простору температури в часі, зокрема темпів зростання температури в часі, на фізичних моде- лях вологовмісних середовищ та рівня сталої температури. Для проведення експериментів використову- вався НВЧ-нагрівач із частотою випромі- нювання 2450 МГц на двох рівнях потужності – 102 Вт і 342 Вт. В якості фізичних моделей вико- ристовувались циліндричні зразки різних середо- вищ, які змішувалися з водою у співставних ва- гових співвідношеннях. Твердий наповнювач яв- ляв собою середовища, які по суті є відновлюваним біоенергетичним ресурсом (відходи деревини, курячий послід, торф тощо), використання якого, наприклад, при згорянні, вимагає сушіння. Результати залежності зміни температур у часі наведено на рис. 1 разом із картинами поверхні, які свідчать про гетерогенність струк- тури, що обробляється. Відзначимо, що гетеро- генну структуру мають різні біоенергетичні матеріали, які теж мають гетерогенну структуру при дії сонячного випромінювання в природних умовах [1], коли тривалість процесів сушіння на порядки більша. а а' © В.П.Кучинський, В.Ф.Рєзцов, Т.В.Суржик, В.А.Щокіна, 2017 СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 45 б б' в в' г г' д д' Рис. 1. а, б, в, г, д – залежності зміни температур у часі для вологовмісних матеріалів при різних потужностях: крива 1 – потужність випромінювання 102 Вт; крива 2 – потужність випромінювання 342 Вт; а′, б′, в′, г′, д′ – зразки зміни структури поверхні матеріалів після обробки: а′ – суміш манної крупи та води; б′ – торфяно-земляна суміш з водою; в′ – суміш курячого посліду з водою; г′ – цементно-піщана суміш з водою; д′ – цементно-піщана суміш з водою та дробом. СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 46 Незважаючи на різні електро- і теплофізичні характеристики вологовмісних середовищ, що досліджувались, залежності  T t мають однако- вий характер, а саме – лінійний характер при ма- лих значеннях t з виходом на насичення при температурі закипання води при нормальних зна- ченнях тиску. Така поведінка функції  T t може бути пояснена тим, що поведінка середньої по об’єму V температури V ñð. TdV T V   описується звичайним диференціальним рівнянням: ñð. p ÝÑ ÒS â dT C V Q Q Q , dt       (1) яке отримано після застосування теореми про дивергенцію [2] та теореми Умова-Пойнтинга [3] і має таку ж структуру, як і для сонячних колекторів та фотобатарей [4]. Тут p, C – питома густина та питома теплоємність вологовмісних середовищ; ÝÑQ – інтегральна густина потужності сонячного випромінювання, що падає на поверхню S ; ÒSQ – інтегральні втрати теплової енергії через по- верхню S за рахунок теплообміну з оточуючим середовищем; âQ – інтегральні по об’єму V втрати теплової енергії на випаровування води. З рівняння (1) видно, що на початкових стадіях процесу сушіння можна величину ÒSQ покласти рівною нулю, оскільки на початковій стадії процесу температура поверхні вологовмісного середовища приблизно дорівнює температурі оточуючого середовища. Величиною âQ також можна нехтувати внаслідок того, що при малих температурах втрати енергії на випа- ровування води також незначні. Таким чином, на початковій стадії випарову- вання рівняння (1) є лінійним при природних припущеннях pconst , C const  : ñð. ÝÑ p dT Q , dt C V  (2) а ñð.T згідно з (2) змінюється за лінійним законом:     ÝÑ ñð. p QT t T t 0 t. C V    (3) Аналіз залежності (3) від ÝÑQ ,  , pC , V показує, що вона якісно описує наведені вище експериментальні дані і дозволяє дати обґрунтовану оцінку часу сушіння ct :  0 p c åñ 100 C T t 0 C V t , Q         (4) яку можна використовувати у технологіях геліосушіння. Слід відзначити, що згідно (2) темп зростан- ня середньої температури зменшується обернено пропорційно характерним розмірам середовища, що обробляється, оскільки величина інтегрального тепловиділення åsQ внаслідок поглинання випромінювання пропорційна площині поверхні. Цей висновок випливає з того, що згідно теореми про дивергенцію [3] виконується співвідношення:  ev V V ås S q dV Ï dV Ï dS Q ,               (5) де evq – об’ємна густина тепловиділення вна- слідок поглинання випромінювання; Ï  – вектор Умова-Пойнтинга, який характеризує поверхневу густину потужності випромінювання і величина якого практично не залежить від характерних розмірів, зокрема об’єму V середовища. Крім того динаміка зміни температури в часі на проміжних стадіях процесу сушіння також зале- жить від величини втрат теплової енергії на ви- паровування вологи, вміст якої в процесі обробки також змінюється в часі. Це підтверджується ре- зультатами і експериментами по сушінню пелет, насичених водою. Аналіз характерних структур поверхні об- роблених вологовмісних середовищ вказує на те, що висушені вологовмісні середовища мають типову [1] гетерогенну структуру, що можна по- яснити міграцією локальних утворень водяної пари з об’єму на поверхню. СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 47 Висновки. В результаті виконаних на фізичних моделях експериментів по НВЧ- сушінню різних вологовмісних середовищ зі співставними об’ємами твердої та вологої фази встановлено, що в початковій стадії сушіння се- редня температура досліджуваних матеріалів лінійно зростає в часі з виходом на насичення при температурі кипіння вологи (води) 100С при нормальних умовах. Такий характер зміни темпе- ратури має якісне пояснення в рамках створення на основі теореми про дивергенцію математичної моделі динаміки процесу для усередненої по об’єму температури, яка може бути використана для більш широкого класу умов, а саме значень електрофізичних та теплофізичних характеристик середовищ, величин густини потужності і виду електромагнітної енергії, яка приводить до нагріву середовищ, та її співвідношення до густини енергії, що поглинається внаслідок використання вологи, а також умов теплообміну з оточуючим середовищем. На закінчення відзначимо, що гетерогенну структуру з наявністю пор, які можуть заповню- ватися водою, мають зразки, подібні до паливовмісних матеріалів у приміщеннях об’єкта "Укриття" на ЧАЕС. Відомо [5], що взаємодія води із залишками діоксиду урану є однією з ос- новних причин деградації ЛПВМ з утворенням дрібнодисперсного радіоактивного пилу. В зв’язку з цим було б доцільно проаналізувати можливості використання сонячного або НВЧ- випромінювання для обезводнення цих матеріалів, а також радіоактивного мулу у водо- сховищах, що є важливим при підготовці площа- док під будівництво сонячних станцій у Чорнобильській зоні [6, 7]. 1. Рєзцов В. Ф., Суржик Т. В., Щокіна В. А. Можливі причини формування неоднорідних структур при геліосушці вологовмісних середовищ // Відновлювана енергетика: на- ук.–прикл. журн. № 1(40) – 2015. – ІВЕ НАН України. – Київ, 2015 – С. 28–31. 2. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / пер. с англ. И.Г. Арама- новича, А.М. Березмана, И.А. Вайнштейна, Л.З. Румшиско- го, Л.Я. Цлафа, под общей ред. И.Г. Арамановича. – Москва: Изд-во "Наука", 1973. – 832 с. 3. Суржик Т. В., Гамарко А. В., Матях С. В., Щокіна В. А. Особливості застосування теореми Умова-Пойнтинга для аналізу електротеплового стану фотобатарей та сонячних колекторів // Відновлювана енергетика: наук.–прикл. журн. № 1(40) – 2015. – ІВЕ НАН України. – Київ, 2015 – С. 38–42. 4. Резцов В. Ф., Суржик Т. В., Щекина В. А. Особен- ности моделирования динамики изменения интегральных теплофизических характеристик при гелиосушке влагосо- держащих сред // Альтернативная энергетика и экология: Межд. науч. журн. №15(155). – 2014 р. – Научно – техниче- ский центр "ТАТА", 2014 – С. 12–15. 5. Краснов В. О., Носовський А. В., Рудько В. М., Щербін В. М. Об’єкт "Укриття": 30 років після аварії / монографія, НАН України, Ін-т проблем безпеки АЕС. – Чор- нобиль (Київ обл.): Ін-т проблем безпеки АЕС, 2016. – 512 с. 6. Гамарко А. В., Пундев В. А., Резцов В. Ф., Суржик Т. В., Шевчук В. И. Эффективность использования площадок для размещения фотоэлектрических станций // Альтернативная энергетика и экология: Межд. науч. журн. №23(163). – 2014 р. – Научно – технический центр "ТАТА", 2014 – С. 35–38. 7. Пундєв В. О., Шевчук В. І. Можливості викори- стання зони відчуження ЧАЕС для розвитку фотоенергетики та геліоенергетики в Україні // Відновлювана енергетика: наук.-прикл. журн. № 3 (46) – 2016. – ІВЕ НАН України. – Київ, 2016 – С. 27–30. REFERENCES 1. Ryeztsov V.F., Surzhyk T.V., Shchokina V.A. Possible reasons for the formation of inhomogeneous structures when drying moisture containing mediums by solar energy // Vidnov- liuvana energetyka. – 2015. – №1(40). – P. 28–31 (Ukr) 2. Korn G., Korn T. Reference book in mathematics (for scientists and engineers) / translation from English. I.G. Ara- manovicha, A. M. Berezmana, I. A. Weinstein, L.Z. Rumshiskii, L.Y. Tslafa, under the general editorship I.G. Aramanovicha. - Moscow: Publishing House "Science", 1973. – 832 p. 3. Surzhyk T.V., Gamarko A.V., Matyakh S.V., Shchokina V.A. Features of Poynting’s theorem application for the analysis of electrothermal condition of photo battaries and solar collectors// // Vidnovliuvana energetyka. – 2015. – №1(40). – P. 38–42 (Ukr) 4. Ryeztsov V.F., Surzhyk T.V., Shchokina V.A. Features modeling of dynamics change of integrated heat physical charac- teristics during solar drying in moisture contain mediums // Al- ternative energy and ecology: Internation scientific journal. – №15 (155). – 2014 р. – P. 12–15. 5. Krasnov V.A., Nosovskiy A.V., Rud'ko V.M., Shcherbin V.M. Object "Shelter": 30 years after the accident / monograph NAS of Ukraine, Institute for Security NPP. – Chernobyl (Kyiv region), Institute of Safety Problems of NPP, 2016. – 512 p. 6. Hamarko A.V., Pundev V.A., Ryeztsov V.F., Surzhyk T.V., Shevchuk V.I. Effectiveness of platform used for photoelec- tric power plants // Alternative energy and ecology: Internation scientific journal. – №23 (163). – 2014. – P. 35–38. 7. Pundev V.A., Shevchuk V.I. Using Chernobyl nuclear power plant exclusion zone as an option to develop photovoltaics and solar power in Ukraine //Можливості використання зони відчуження ЧАЕС для розвитку фотоенергетики та геліоенергетики в Україні // Vidnovliuvana energetyka. – 2016. – №3 (46). – P. 27–30 СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 48 В.П.Кучинский, В.Ф.Резцов, чл.-корр. НАНУ, Т.В.Суржик, канд.техн.наук, В.А.Щекина (Институт во- зобновляемой энергетики НАН Украины, Киев) Метод ускоренных испытаний процессов гелиосушки влагосодержащих сред Рассмотрен характер изменений усредненной по простран- ству температуры во времени и темпов ее роста на разных моделях влагосодержащих сред при возможности использо- вания энергии СВЧ-излучения для возможности использова- ния как метода ускоренных испытаний процессов гелиосуш- ки влагосодержащих сред. Библ. 7, рис. 1. Ключевые слова: солнечное излучение, влагосодержащие среды, сушка, СВЧ-излучение. Kuchinsky V., Ryeztsov V., Surzhyk T., Shchokina V. (Insti- tute of the renewable energy, NAS of Ukraine, Kyiv) The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes In this article considered the nature of changes the averaged over space the temperatures in time and rate of growth on the different moisture contain mediums models with possibility using energy of over frequency radiation to have a possibility using it like a method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes. References 7, figure 1. Keywords: solar radiation, moisture contain mediums, drying, over frequency radiation. SYNOPSIS Currently, the cost of traditional energy for drying moisture contain mediums, including cereal and fruit and berry crops occupy a considerable part in the fuel and energy balance of Ukraine. Exist a possibility to applying for the drying process the over frequency radiation energy (microwave radiation) used in a variety of technologies, and can be considered as a means of accelerated research a solar drying process. The main goal of the work is to research the character of changes the averaged over space the temperatures in time. As a result of experiments on physical models by microwave drying moisture contain mediums with comparable volumes in a solid phase and in a wet phase established that the in initial stage dry- ing average temperature investigated materials increases linearly in time with the release on the saturation at the temperature boil moisture (water) 100C under normal conditions. This pattern of temperature change has qualitative explana- tion within the framework based on the theorem of divergence of a mathematical dynamics process model for the averaged by volume temperature which can be used for a broad class of con- ditions, namely the values of electro and thermophisical charac- teristics of mediums, density values power and type of electro- magnetic energy which causes heating mediums and its correla- tion to the density of energy which absorbed as a result evapora- tion moisture, and also of the conditions of heat exchange with the environment. Стаття надійшла до редакції 16.02.17 Остаточна версія 06.03.17
id veorgua-article-85
institution Vidnovluvana energetika
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
last_indexed 2026-07-19T01:03:39Z
publishDate 2017
publisher Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv veorgua/bd/303bead3d6c41b03431ffec837f2dabd.pdf
spelling veorgua-article-852026-07-18T06:32:08Z The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes Метод ускоренных испытаний процессов гелиосушки влагосодержащих сред Метод прискорених випробувань процесів геліосушіння вологовмісних середовищ Kuchinsky, V. Reztsov, V. Surzhyk, T. Shchokina, V. solar radiation moisture contain mediums drying over frequency radiation сонячне випромінювання вологовмісні середовища сушіння НВЧ-випромінювання солнечное излучение влагосодержащие среды сушка СВЧ-излучение Currently, the cost of traditional energy for drying moisture contain mediums, including cereal and fruit and berry crops, occupy a considerable part in the fuel and energy balance of Ukraine.Exist a possibility of applying for the drying process the over frequency radiation energy (microwave radiation) used in a variety of technologies, and can be considered as a means ofaccelerated research a solar drying process.The main goal of the work is to research the character of changes the averaged over space the temperatures in time. As a result of experiments on physical models by microwave dryingmoisture contain mediums with comparable volumes in a solid phase and in a wet phase established that the in initial stage drying average temperature investigated materials increases linearly in time with the release on the saturation at the temperature boilmoisture (water) 100C under normal conditions.This pattern of temperature change has a qualitative explanation within the framework based on the theorem of divergence of a mathematical dynamics process model for the averaged byvolume temperature which can be used for a broad class of conditions, namely the values of electro and thermophysical characteristics of mediums, density values power and type of electromagnetic energy which causes heating mediums and its correlation to the density of energy which absorbed as a result evaporation moisture, and also of the conditions of heat exchange with the environment. Рассмотрен характер изменений усредненной по пространству температуры во времени и темпов ее роста на разных моделях влагосодержащих сред при возможности использо-вания энергии СВЧ-излучения для возможности использования как метода ускоренных испытаний процессов гелиосушки влагосодержащих сред. Розглянуто характер зміни усередненої по простору температури в часі та темпів її зростання на різних моделях вологовмісних середовищ при можливості застосування енергії надвисоких частот випромінювання для можливості використання як методу прискорених випробувань процесів геліосушіння вологовмісних середовищ. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2017-03-16 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/85 Vidnovluvana energetika ; No. 1 (48) (2017): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 44-48 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1 (48) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 44-48 Відновлювана енергетика; № 1 (48) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 44-48 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/85/52 Copyright (c) 2017 V. Kuchinsky, V. Reztsov, T. Surzhyk, V. Shchokina https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
spellingShingle solar radiation
moisture contain mediums
drying
over frequency radiation
Kuchinsky, V.
Reztsov, V.
Surzhyk, T.
Shchokina, V.
The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
title The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
title_alt Метод ускоренных испытаний процессов гелиосушки влагосодержащих сред
Метод прискорених випробувань процесів геліосушіння вологовмісних середовищ
title_full The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
title_fullStr The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
title_full_unstemmed The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
title_short The method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
title_sort method of accelerated testing of solar drying moisture contain mediums processes
topic solar radiation
moisture contain mediums
drying
over frequency radiation
topic_facet solar radiation
moisture contain mediums
drying
over frequency radiation
сонячне випромінювання
вологовмісні середовища
сушіння
НВЧ-випромінювання
солнечное излучение
влагосодержащие среды
сушка
СВЧ-излучение
url https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/85
work_keys_str_mv AT kuchinskyv themethodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT reztsovv themethodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT surzhykt themethodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT shchokinav themethodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT kuchinskyv metoduskorennyhispytanijprocessovgeliosuškivlagosoderžaŝihsred
AT reztsovv metoduskorennyhispytanijprocessovgeliosuškivlagosoderžaŝihsred
AT surzhykt metoduskorennyhispytanijprocessovgeliosuškivlagosoderžaŝihsred
AT shchokinav metoduskorennyhispytanijprocessovgeliosuškivlagosoderžaŝihsred
AT kuchinskyv metodpriskorenihviprobuvanʹprocesívgelíosušínnâvologovmísnihseredoviŝ
AT reztsovv metodpriskorenihviprobuvanʹprocesívgelíosušínnâvologovmísnihseredoviŝ
AT surzhykt metodpriskorenihviprobuvanʹprocesívgelíosušínnâvologovmísnihseredoviŝ
AT shchokinav metodpriskorenihviprobuvanʹprocesívgelíosušínnâvologovmísnihseredoviŝ
AT kuchinskyv methodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT reztsovv methodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT surzhykt methodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses
AT shchokinav methodofacceleratedtestingofsolardryingmoisturecontainmediumsprocesses