Ushbu maqolada chegara sharoitlarining yangi pishirilgan nonning pechdan chiqqandan keyin sovutish paytida konveksiya, radiatsiya va bug'lanish tufayli yuzadan issiqlik o'tkazish jarayoniga ta'siri ko'rib chiqiladi

Matematik modellashtirish asosida non mahsulotlarini sovutish jarayoni parametrlarining kompyuter tizimini ishlab chiqish
Ushbu maqolada chegara sharoitlarining yangi pishirilgan nonning pechdan chiqqandan keyin sovutish paytida konveksiya, radiatsiya va bug'lanish tufayli yuzadan issiqlik o'tkazish jarayoniga ta'siri ko'rib chiqiladi. Non mahsulotlarini sovutish jarayonida issiqlik va massa uzatish jarayonlarini taqlid qiluvchi matematik model qurildi va sovutish jarayonining turli nuqtalarida mahsulot massasi va haroratining yo'qolishini taxmin qilish imkonini beruvchi hisoblash tizimi ishlab chiqildi. O'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, non mahsulotlarini sovutish paytida bug'lanish natijasida hosil bo'lgan issiqlik o'tkazuvchanligi radiatsion issiqlik almashinuvi tufayli issiqlik o'tkazuvchanligiga nisbatan ahamiyatsiz rol o'ynaydi.
Non ishlab chiqarish texnologiyasi mehnat talab qiladigan va ancha uzoq davom etadigan jarayondir [1]. Nonni tayyorlash jarayonida issiqlik va massa o'tkazish jarayonlari xamir bo'laklarini tekshirish va pishirish paytida, shuningdek pishirilgan mahsulotni sovutish paytida sodir bo'ladi. Hozirda bir qancha ilmiy maqolalar chop etilgan
non pishirish jarayonlarini matematik modellashtirish masalalari. Masalan, De Vries [2] va Zanoni [3, 4] asarlari. Non mahsulotlarini pishirish jarayonini matematik modellashtirish jihatini keng o'rganish Sablany va boshqalarning [5] ishlarida mavjud.
Biroq, yangi pishirilgan nonni sovutishning yakuniy mahsulot sifatiga ta'sirini o'rganish uchun bir nechta tadqiqotlar o'tkazildi. Jarayon parametrlarini hisoblash muammosi statsionar bo'lmagan issiqlik va massa uzatishning murakkab vazifasidir. Cheklangan o'lchamdagi jismlar (silindr va parallelepiped) uchun beqaror issiqlik o'tkazuvchanligini hisoblashning klassik usullari, masalan, muntazam rejim usuli va elementar issiqlik balanslari usuli (Vanichev usuli) [6].
Van der Sluis [7] qoramol tana go'shtini sovutish jarayonini modellashtirish uchun kompyuter dasturini chekli elementlar usuli yordamida qayta ishlab chiqib, uni non mahsulotlarini sovutish jarayonini modellashtirish uchun moslashtirdi. Ushbu dasturda non yuzasida issiqlik almashinuvi konveksiya va nurlanishni hisobga oladi, lekin bug'lanish tufayli issiqlik yo'qotilishi hisobga olinmaydi. Shunday qilib, hozirda nashr etilgan ishlar non mahsulotlarini sovutish jarayonining jismoniy mohiyatini to'liq ochib bermaydi. Shuning uchun bu ishning maqsadi yangi pishirilgan nonni sovutish paytida issiqlik va massa almashish jarayonlariga chegara sharoitlarining ta'sirini o'rganishdir [8].
Shu maqsadda birinchi marta ushbu hodisalarni hisobga oluvchi matematik model taqdim etilgan. Va model asosida sovutish jarayonida turli nuqtalarda mahsulot massasi yo'qolishi va haroratni bashorat qilish imkonini beruvchi hisoblash tizimi ishlab chiqildi. Matematik model yordamida hisoblangan qiymatlar vaqt o'tishi bilan harorat va massaning o'zgarishi bo'yicha eksperimental ma'lumotlar bilan taqqoslandi. Model yaxshi konvergentsiya natijalarini ko'rsatdi va hozir non yuzasida sodir bo'ladigan hodisalarning (konveksiya, radiatsion issiqlik uzatish va bug'lanish) non mahsulotlarini sovutish jarayonida issiqlik va massa uzatish intensivligiga ta'sir darajasini baholash uchun ishlatiladi. .
Ikki o'lchovli matematik modelni yaratishda 0,1x0,1x0,3 m o'lchamli parallelepiped bo'lgan nonning chorak qismi hisobga olingan (1-rasm).

Ushbu tenglamalarni Matlab va QBasic muhitlarida to‘liq miqyosdagi tajribalar natijasida olingan chegaraviy va boshlang‘ich shartlar asosida yechish nonni konvektiv sovutish jarayonining matematik modelini olish va hisoblash tizimini tuzish imkonini berdi. sovutish jarayonining turli nuqtalarida mahsulot massasi va haroratining yo'qolishini bashorat qilish[9], [10],[11]. Dastlabki shartlar, asosan, pishirish oxirida nondagi harorat taqsimotiga taalluqlidir. Matematik modelni yaratishda harorat taqsimotining eksperimental qiymatlari ishlatilgan.

Sovutish va non massasining yo'qolishi (qisqarish) bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi. Pechdan chiqish vaqtida non qobig'ining harorati sirtda 180 ° C ga, maydalagich bilan chegarada esa taxminan 100 ° C ga etadi. Bu nuqtada qobiqning namligi nolga yaqin. Ustunning harorati 97-98°C, namligi esa xamirning dastlabki namligidan 1-2% yuqori [12]. Tandirdan chiqadigan sovutilgan nonning harorati non yuzasidan namlikning bug'lanishiga va non ichidagi namlikning harakatiga sabab bo'ladigan omil hisoblanadi. Shuning uchun bug'lanish nonning quritish tezligini belgilovchi eng muhim omil ekanligiga keng tarqalgan fikr bor [13]. Modellashtirishda vazifa ushbu qoidani tasdiqlash yoki rad etish edi. Buning uchun asosiy boshlang'ich va chegara shartlari aniqlandi. Nonning boshlang'ich harorati doimiy va T0 ga teng, non yuzasiga (1 sm qobiq) yaqin joylardan tashqari, harorat Ts0 dan T0 gacha chiziqli ravishda kamayadi. Mahalliy namlik miqdori 1 sm chuqurlikdagi qobiqning markazidagi Wmax dan W0 gacha, 1 sm chuqurlikda, so'ngra sirtda W0 dan Wmin gacha o'zgarib turadi. Chegaraviy shartlar (6), (7), (8) va (9) tenglamalarda berilgan.
Re, Pr va Le ularning ta'riflaridan havoning fizik xususiyatlarini va bug'-suyuqlik tizimining massa tarqalishini hisobga olgan holda topiladi. Modellashtirish uchun X va Y koordinatalarida 20 nuqtani o'z ichiga olgan, vaqt qadami 30 soniya bo'lgan aniq sxema qo'llanildi. Laboratoriyada tayyorlangan va pishirilgandan so'ng tabiiy yoki majburiy konveksiya orqali sovutilgan non ustida eksperimental tadqiqotlar o'tkazildi. Sovutish bosqichida harorat va nisbiy namlik ko'rsatkichlari DataLog 20 ma'lumotlar yig'ish tizimi (AOIP, Rays Orangis, Frantsiya), K-termojuftlar va Hygrolog ma'lumotlar jurnali (Rotronic, Bassersdorf, Shveytsariya) tomonidan olingan va qayta ishlangan. Tabiiy konveksiya bilan sovutish jarayoni havoning harorati va nisbiy namligi o'lchangan xonada amalga oshirildi. Tajribalar davomida nonning markazidagi haroratning o'zgarishi va vazn yo'qotishi qayd etildi, bu esa nonning sovutishdan oldin va keyin massalaridagi farqni hisoblash yo'li bilan aniqlandi. Majburiy havo aylanishi bilan sovutish Votsch VC 7018 (Votsch-Lindenstrath, Germaniya) iqlim kamerasida amalga oshirildi. Bu kamera harorat va nisbiy namlikni nazorat qiluvchi qurilmalar bilan jihozlangan. Havo tezligi VelociCalc 8355 anemometri (TSI, MN, AQSh) bilan o'lchandi va 1,5-2,5 m/s oralig'ida o'zgardi.
Nonni sovutish jarayonida butun mahsulotda harorat o'zgarishi kuzatiladi. Shuningdek, qobiqqa tutashgan joylarda mahalliy namlik miqdori o'zgaradi, bu esa non yuzasidan namlikning bug'lanishi bilan birga keladi. Namlik miqdorining o'zgarishi mahsulotning g'ovakliligining oshishiga olib keladi. Shunga ko'ra, jismoniy modelni yaratishda ushbu barcha jihatlar (tarkibi, porozlik o'zgaruvchanligi, bug'lanish-kondensatsiya hodisasi, namlik va harorat) hisobga olinishi kerak. Yangi pishirilgan nonda g'ovaklik butunlay mahalliy namlik bilan belgilanadi qattiq "skelet" sovutish vaqtida mahsulot bo'ylab doimiy va bir xil deb hisoblanadi.
Boshqacha qilib aytganda, nonning sovutish paytidagi holati harorat va mahalliy namlik bilan to'liq aniqlanadi. Sovutish vaqti nonning markazida 30 ° C ga yetishi uchun zarur bo'lgan vaqt bilan belgilanadi. Shaklda. 2-rasmda mahsulotni sovutish paytida maydalangan markazda va non yuzasida harorat o'zgarishining eksperimental va hisoblangan qiymatlari grafiklari ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, non yuzasida harorat o'zgarishining tajriba va hisoblangan grafiklari bir-biriga yaqin va deyarli bir xil. Shu bilan birga, maydalangan markazdagi harorat grafiklari bir-biridan farq qiladi. Bu modeldagi termal diffuziyani aniqlashda aniqlik yo'qligini ko'rsatadi
.2-rasm. 5 ° C haroratda sovutish paytida non yuzasida va maydalangan markazda harorat o'zgarishining eksperimental va hisoblangan qiymatlarini taqqoslash.
Model va eksperimental ma'lumotlar o'rtasidagi miqdoriy tafovutni aniqlash uchun sovutish paytida harorat o'zgarishining o'lchangan va hisoblangan qiymatlari o'rtasidagi standart og'ish qo'llaniladi.
bu yerda Texp, Tkal mos ravishda eksperimental va hisoblangan haroratlar. N - o'lchash nuqtalarining soni. Non yuzasida sodir bo'ladigan uch turdagi issiqlik uzatishning har birining ahamiyatini aniqlash uchun uchta holat turli xil chegara sharoitlari bilan taqlid qilindi: issiqlik uzatishning barcha uch turi, nurlanish yo'q, bug'lanish yo'q. Natijalar 2-jadvalda keltirilgan. Jadvaldan ko'rinib turibdiki, bug'lanish bug'lanish davomiyligiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi, radiatsiya esa, aksincha, juda muhim rol o'ynaydi. Misol uchun, radiatsiya komponentini tenglamadan olib tashlash sovutish vaqtini 24% ga oshirishga olib keladi.
Shunday qilib, ishlab chiqilgan model hisoblangan qiymatlar va eksperimental ma'lumotlar o'rtasida yaxshi kelishuvni ko'rsatdi. Modelning keyingi rivojlanishi issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik tarqalishi kabi termofizik parametrlarni takomillashtirishdan iborat bo'ladi.