vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2023-50-2-153-159vdgtu-1298Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИINFORMATION TECHNOLOGY AND TELECOMMUNICATIONSПостановка задачи моделирования процесса вакуумной СВЧ – сушки для определения температурных полей во вспененных суспензияхStatement of the problem modeling the process vacuum microwave drying for determining temperature fields in foamed suspensionsТкачВ. В.TkachV. V.

Ткач Владимир Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин

394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а

Vladimir V. Tkach, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Department of general professional disciplines

54a, Stary Bolsheviks St., Voronezh 394064

tkachbalian@yandex.ruМагомедовГ. О.MagomedovG. O.

Магомедов Газибег Омарович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств»

394036, г. Воронеж, проспект Революции, д. 19

Gazibeg O. Magomedov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head. Department of Technologies of bakery, confectionery, pasta and grain processing industries

19, Revolution Ave., Voronezh 394036

gazibeck.magomedov@yandex.ruШевцовА. А.ShevtsovA. A.

Шевцов Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры общепрофессиональных дисциплин

394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а

Alexander A. Shevtsov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Prof, Department of general professional disciplines

54a, Stary Bolsheviks St., Voronezh 394064

shevalol@rambler.ruВоенный учебно – научный центр Военно – воздушных сил «Военно–воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»РоссияMilitary Training and Research Center Air force «The Air Force Academy named after professor N.E. Zhukovsky and Y. A. GagariRussian FederationВоронежский государственный университет инженерных технологийРоссияVoronezh State University of Engineering TechnologyRussian FederationВоенный учебно – научный центр Военно – воздушных сил «Военно–воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»РоссияMilitary Training and Research Center Air force «The Air Force Academy named after professor N.E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin»Russian Federation202301082023502153159Copyright © Ткач В.В., Магомедов Г.О., Шевцов А.А., 20232023Ткач В.В., Магомедов Г.О., Шевцов А.А.Tkach V.V., Magomedov G.O., Shevtsov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1298

Цель. Целью исследования является формулировка математической модели процесса вакуумной СВЧ – сушки для определения температурных полей во вспененных суспензиях. При очевидных преимуществах СВЧ – сушки в вакууме не исключается воз- можность перегрева высушенного материала, что отражается на его качестве. Поэтому ограничение на температуру материала при сушке должно учитываться при моделировании.Метод. Исследование основано на методах иммитационного компьютерного моделирования.Результат. Предложена постановка задачи моделирования для определения температурных полей во вспененных суспензиях в широком диапазоне режимных параметров.Вывод. Повышение точности результатов моделирования за счет совершенствования математического описания составляет основу современных исследований в области технологии и оборудования вакуумной СВЧ – сушки.

Objective. The aim of the study is to formulate a mathematical model of the process of vacuum microwave drying to determine the temperature fields in foamed suspensions. With the obvious advantages of microwave drying in a vacuum, the possibility of overheating of the dried material is not excluded, which affects its quality. Therefore, the limitation on the temperature of the material during drying must be taken into account in the simulation.Method. The study is based on the methods of simulation computer modeling.Result. The formulation of the modeling problem for determining the temperature fields in foamed suspensions in a wide range of regime parameters is proposed.Conclusion. Increasing the accuracy of simulation results by improving the mathematical description is the basis of modern research in the field of technology and equipment for vacuum microwave drying.

моделированиевакуумэнергоподводСВЧ – нагреввспененное состояниеdesigningvacuumpower supplymicrowave heatingfoamed conditionReferencesЖуравлев А. В. Разработка конструкции вихревой сушильной камеры с СВЧ – энергоподводом [Текст] / А. В. Журавлев, Д. А. Казарцев, И. С. Юрова, Э. В. Ряжских, Е. С. Бунин / Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. – 2014. – № 4 (4). – С. 68 – 74.Zhuravlev A.V. Development of the design of a vortex drying chamber with a microwave energy supply [Text] / A.V. Zhuravlev, D. A. Kazartsev, I. S. Yurova, E. V. Ryazhskikh, E. S. Bunin. Technologies of the food and processing industry of the agro–industrial complex - healthy food products. 2014;4(4):68-74. (In Russ)Хвостов А. А. Математическое обеспечение процесса вакуумной СВЧ – сушки как предначальная стадия создания САПР сушилок нового поколения [Текст] / А.А. Хвостов, В.И. Ряжских, А.А. Шевцов, В.В. Ткач. / Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Том 49, №3, 2022. – С. 104 – 115.Khvostov A. A. Mathematical support of the vacuum microwave drying process as a pre–initial stage of creating CAD dryers of a new generation [Text] / A.A. Khvostov, V.I. Ryazhskikh, A.A. Shevtsov, V.V. Tkach. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2022; 49(3):104 –115. (In Russ)Пат. № 2544406 РФ, МПК F26B 17/10, 3/347. Аппарат для сушки дисперсных материалов в закрученном потоке теплоносителя с СВЧ – энергоподводом [Текст] / Д. А. Казарцев, С. Т. Антипов, А. В. Журавлев, Д. А. Нестеров, А. В. Бородкина. – заявитель и патентообладатель: Воронеж. гос. ун – т. инж. технол. – № 2013150692, заявл. 14.11.2013, опубл. 20.03.2015. Бюл. № 8.Pat. No. 2544406 of the Russian Federation, IPC F26B 17/10, 3/347. Apparatus for drying dispersed materials in a swirling coolant flow with a microwave power supply [Text] D. A. Kazartsev, S. T. Antipov, A.V. Zhuravlev, D. A. Nesterov, A.V. Borodkina. – applicant and patent holder: Voronezh State University - T. eng. technol. – No. 2013150692, declared on 14.11.2013, published on 20.03.2015; 8. (In Russ)Пат. № 2425311 РФ, МПК F26B 17/10, 3/347. Вихревая сушильная камера для сушки дисперсного материала в закрученном потоке теплоносителя с СВЧ – энергоподводом [Текст] С. Т. Антипов, Д. А. Казарцев, А. В. С. Бунин, А. Ю. Баранов, И. С. Юрова. – заявитель и патентообладатель: Воронеж. гос. технол. акад. № 2010115946, заявл. 21.04.2010, опубл. 27.07.2011. Бюл. № 21.Pat. No. 2425311 of the Russian Federation, IPC F26B 17/10, 3/347. Vortex drying chamber for drying dispersed material in a swirling coolant flow with a microwave power supply [Text] / S. T. Antipov, D. A. Kazartsev, A.V. Zhuravlev, E. S. Bunin, A. Yu. Baranov, I.S. Yurova. applicant and patent holder: Voronezh. gos. technol. acad. – No. 2010115946, application No. 21.04.2010, publ. 27.07.2011; 21. (In Russ)Пат. № 2444689 РФ, МПК F26B 25/22. Способ автоматического управления процессом сушки пищевых продуктов в ленточной сушилке с использованием конвективного и СВЧ – энергоподвода / С. Т. Антипов, Д. А. Казарцев, А. В. Журавлев, Т. В. Калинина, И. С. Юрова, А. Б. Емельянов. – заявитель и патентообладатель: Воронеж. гос. технол. акад. – № 2010135851, заявл. 26.08.2010, опубл. 10.03.2012. Бюл. № 7.Pat. No. 2444689 of the Russian Federation, IPC F26B 25/22. A method for automatic control of the drying process of food products in a belt dryer using convective and microwave power supply / S. T. Antipov, D. A. Kazartsev, A.V. Zhuravlev, T. V. Kalinina, I. S. Yurova, A. B. Emelyanov. applicant and patent holder: Voronezh. gos. technol. acad. No. 2010135851, application. 26.08.2010, publ. 10.03.2012; 7. (In Russ)Пат. на пол. модель № 159476 РФ, МПК G01R 21/02. Устройство для измерения удельной мощности электромагнитного поля СВЧ в объеме заполненным сыпучим либо жидким материалом [Текст] / Д. А. Будников, А. Н. Васильев, А. А. Васильев, А. А. Цымбал. – Заявитель и патентообладатель. – Федеральное государственное бюджетное научное Учреждение Всероссийский научно – исследовательский институт электрификации сельского хозяйства .– № 2015143412/28, заявл. 13.10.2015; опубл. 10.02.2016. Бюл. № 4.Pat. on the floor. Model No. 159476 RF, IPC G01R 21/02. A device for measuring the specific power of the microwave electromagnetic field in a volume filled with bulk or liquid material [Text] / D. A. Budnikov, A. N. Vasiliev, A. A. Vasiliev, A. A. Tsymbal. – Applicant and patent holder. – Federal State Budgetary Scientific Institution All – Russian Research Institute of Electrification of Agriculture. – No. 2015143412/28, declared on 13.10.2015; published on 10.02.2016; 4. (In Russ)Пат. № 2755850 РФ, МПК F26B 9/06. Установка для вакуумной сушки [Текст] / С. В. Макеев, Е. С. Бунин, А. А. Шевцов, В. В. Ткач. – заявитель и патентообладатель: Воронеж. гос. ун – т. инж. технол. – № 2020141027, заявл. 14.12.2020, опубл. 22.09.2021. Бюл. № 27.Pat. No. 2755850 of the Russian Federation, IPC F26B 9/06. Installation for vacuum drying [Text] / S. V. Makeev, E. S. Bunin, A. A. Shevtsov, V. V. Tkach. – applicant and patent holder: Voronezh. gos. un – t. eng. technol. No. 2020141027, declared on 12/14/2020, published on 09/22/2021;27. (In Russ)Пат. № 2784271 РФ, МПК 26B 15/04. Вакуумная СВЧ – установка карусельного типа [Текст] / В. В. Ткач, А. А. Шевцов, И. Н. Таращенко, А. М. Журавлев. – заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Военный учебно-научный центр Военно – воздушных сил «Военно – воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации. – № 2021361133, заявл., 07.12.2021, опубл. 23.12.2022. Бюл. № 33.Pat. No. 2784271 of the Russian Federation, IPC 26B 15/04. Vacuum microwave installation of the carousel type [Text] / V. V. Tkach, A. A. Shevtsov, I. N. Tarashchenko, A.M. Zhuravlev. – applicant and patent holder: Federal State State-owned Military Educational Institution of Higher Education “Military Training and Research Center of the Air Force “Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Garin” (Voronezh) of the Ministry of Defense of the Russian Federation. – No. 2021361133, application, 07.12.2021, publ. 23.12.2022; 33. (In Russ)Пат. на пол. модель № 72536 РФ, МПК F26B 5/06 (2006.01). Вакуумная СВЧ – установка для лабораторных исследований процесса обезвоживания пищевых сред [Текст] /Г.О. Магомедов, С.В. Шахов, М.Г. Магомедов, В.В. Ткач, В.В. Новиков. – заявитель и патен-тообладатель: Г.О. Магомедов, С.В. Шахов, М.Г. Магомедов, В.В. Ткач, В.В. Новиков. – № 2007145105/22; заявл. 04.12.2007; опубл. 20.04.2008. Бюл. № 11.Pat. on the floor. Model No. 72536 RF, IPC F26B 5/06 (2006.01). Vacuum microwave installation for laboratory studies of the process of dehydration of food media [Text] /G.O. Magomedov, S.V. Shakhov, M.G. Magomedov, V.V. Tkach, V.V. Novikov. – applicant and patent holder: G.O. Magomedov, S.V. Shakhov, M.G. Magomedov, V.V. Tkach, V.V. Novikov. – No. 2007145105/22; application 04.12.2007; publ. 20.04.2008;11.Orsat V., Vijaya G.S. Raghavan. Microwave technology for food processing. The Microwave Processing of Foods, july 2005, pp.105 – 118.Orsat V., Vijaya G.S. Raghavan. Microwave technology for food processing. The Microwave Processing of Foods, july 2005;105 – 118.Tong T.H., Lund, D.B. Microwave Heating of Baked Dough Products with Simultaneous Heat and Moisture Transfer. Journal of Food Engineering 19 (1993), 319 – 339 – 286.Tong T.H., Lund, D.B. Microwave Heating of Baked Dough Products with Simultaneous Heat and Moisture Transfer. Journal of Food Engineering 19,1993; 319 – 339 – 286.Bandita B. B, Sandeep J. Role of Food Microwave Drying in Hybrid Drying Technology. A Comprehensive Review of the Versatile Dehydration Processes, 2022, pp. 1 – 11.Bandita B. B, Sandeep J. Role of Food Microwave Drying in Hybrid Drying Technology. A Comprehensive Review of the Versatile Dehydration Processes, 2022; 1 – 11.Bhargav K., Navnitkumar K. D. Drying of Food Materials by Microwave Energy. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 9 (5): May 2020, pp.1950 – 1973.Bhargav K., Navnitkumar K. D. Drying of Food Materials by Microwave Energy. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 9 (5): May 2020;1950 – 1973.Pere C., Rodier E. Microwave vacuum drying of porous media: Experimental study and qualitative considerations of internal transfers. Chemical Engineering and Processing 41 (5), May 2002, pp. 427 – 436.Pere C., Rodier E. Microwave vacuum drying of porous media: Experimental study and qualitative considerations of internal transfers. Chemical Engineering and Processing 41 (5), May 2002;427 – 436.Лыков А. В. Теория сушки / А. В. Лыков. – М.: Энергия, 1968. – 472 с.Lykov A.V. Theory of drying. M.: Energiya 1968; 471. (In Russ)Рудобашта С. П. Математическое моделирование процесса сушки дисперсных материалов [Текст] / С. П. Рудобашта / Известия Академии наук. Энергетика. – 2000. – № 4. – С. 98 – 109.Rudobashta S. P. Mathematical modeling of the drying process of dispersed materials [Text] / S. P. Rudobashta. Proceedings of the Academy of Sciences. Energy. 2000;4: 98 – 109. (In Russ)Казарцев Д. А. Разработка общих видов математических моделей сушки пищевых продуктов с СВЧ – энергоподводом на основе законов химической кинетики гетерогенных процессов [Текст] / Д. А. Казарцев / Вестник ВГУИТ. – Воронеж, 2021. – Т. 83. № 3. С. 17 – 22.Kazartsev D. A. Development of common type mathematical model sushki pisev pengtov with SVHextravnergodom on the basis of legal chemical kinetics gethrogenn urgentsov [text] VGWIT newspaper.- Voronezh, 2021; 83(3):17 – 22. (In Russ)Антипов С. Т. Решение математической модели процесса сушки плодов черной смородины в вакуум – аппарате с СВЧ – энергоподводом [Текст] / С. Т. Антипов, Д. А. Казарцев, А. В. Журавлев, С. А. Виниченко / Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2014. – № 2 (60). – С. 7 – 12.Antipov S. T. The solution of a mathematical model of the drying process of black currant fruits in a vacuum apparatus with a microwave power supply [Text] / S. T. Antipov, D. A. kazartsev, A.V. Zhuravlev, S. A. Vinichenko. Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2014;2 (60): 7-12. (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.