Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 3.

Шокин Г. О. и др. К вопросу о совершенствовании математической модели процесса пиролиза. Для определения ТФХ опилки известной насыпной плотности подготавливают - увлажняют водой и выдерживают 24 ч в термостате для выравнивания температурного поля. При помощи контейнера формируют слой подготовленных опилок малой толщины (15 мм) и подвергают краткому (15 с) воздействию мощного теплового импульса от ИК-лампы. Затем фиксируют при помощи пирометра и тепловизора прохождение тепловой волны через слой опилок, для чего измеряют периодически температуру облученной поверхности слоя при помощи пирометра, а температуру необлученной поверхности слоя - при помощи тепловизора. Обработку снимков тепловизора осуществляют в специальном программном обеспечении, позволяющем быстро обрабатывать большой массив данных и получать для каждого снимка визуализацию распределения температуры по поверхности слоя в виде гистограммы, по оси ординат которой показана вероятность обнаружения температуры в заданном диапазоне (%), а по оси абсцисс - температура в области анализируемой поверхности (°). Кроме того программа позволяет определить для каждого снимка минимальное, максимальное и среднее значения исследованной поверхности. В дальнейших расчетах используется среднее значение по каждому полученному с помощью тепловизора изображению. По результатам тепловизионной съемки необлученной поверхности слоя опилок получают графическую зависимость ATno =Ж ), (4) где ATHo, °С - избыточная температура необлученной поверхности слоя опилок; т, с - время. Максимальную избыточную температуру необлученной поверхности слоя опилок находят из соотношения ATHo = THoтах(т) - THo0, (5) где THoтах(т), °С - максимальная температура необлученной поверхности слоя опилок в момент времени т; THo0, °С - начальная температура необлученной поверхности слоя опилок. По показаниям пирометра строят графическую зависимость вида T q 6=Ж ), (6) где Tq6, °С - температура облученной поверхности слоя опилок; т, с - время. С помощью графика зависимости, отражаемой формулой (4), находят т 17, с, или время, за которое /2 температура на необлученной поверхности слоя опилок достигнет половины своего максимального значения после облучения. Коэффициент температуропроводности а, м2/с, рассчитывают по формуле a = 1,38 *—------ , (7) п *тѵ /2 где L , м - толщина слоя. Коэффициент теплопроводности X, Вт/(мК) и объемную теплоемкость (Ср), Дж/(м3 К), рассчитывают по формуле, полученной на основании решения задачи о лучистом теплообмене плоской пластины с окружающей средой при граничных условиях 2-го рода C *Р = Qmma:< , (8) L * A THo max где Qmax, Дж/м2 - величина лучистой энергии, поглощенной слоем через отверстие в облученной стенке контейнера. Величину Qmax определяют расчетным путем, измерив экспериментально с помощью стандартного датчика теплового потока плотность теплового потока лучистой энергии Nmax, Вт/м2, падающего на облученную поверхность слоя опилок от ИК-лампы, работающей в стационарном режиме. Расчет ведут по формуле Qmax Nmax *^мпуль^ (9) где тимпульс, с - продолжительность теплового импульса. Коэффициент теплопроводности рассчитывают по формуле X= a * C * р. (10) Результаты и обсуждение Энергия ИК-излучения в дымогенераторе при дымообразовании расходуется на следующие процессы - нагрев корпуса и конструктивных элементов дымогенератора, нагрев слоя влажного топлива и испарения влаги из него, а также на испарение влаги, добавляемой под фальш-дно ванны (носителя топлива). Следует учитывать, что часть тепловой энергии уносится с дымом из аппарата в коптильную камеру, а при достижении топливом температуры 280° в слое опилок образуется внутренний источник энергии в результате начинающейся экзотермической реакции разложения компонентов древесины - целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Ранее на основании известных дифференциальных уравнений тепломассопереноса и полученных 324