Theoretical Substantiation of the Mechanism of Ultrasonic Dehydration of Materials Without a Phase Transition of Liquid Into Vapor

V. N.  Khmelev; Хмелев В. Н.; A. V. Shalunov; Шалунов А. В.; R. N.  Golyx; Голых Р. Н.; S. A.  Terentiev; Терентьев С. А.; V. A.  Nesterov; Нестеров В. А.

doi:10.31857/S0040357123010062

Теоретическое обоснование механизма ультразвукового обезвоживания материалов без фазового перехода жидкости в пар

Авторы: Хмелев В.Н.¹, Шалунов А.В.¹, Голых Р.Н.¹, Терентьев С.А.¹, Нестеров В.А.¹
Учреждения:
1. Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО “Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова”
Выпуск: Том 57, № 1 (2023)
Страницы: 60-70
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3571/article/view/138400
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123010062
EDN: https://elibrary.ru/CBIACY
ID: 138400

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В статье теоретически обоснована способность ультразвуковых колебаний обезвоживать капиллярно-пористые материалы за счет диспергирования влаги из капилляров и пор материала под действием ударных волн, формируемых кавитационными пузырьками. Представлена феноменологическая модель, основанная на анализе медленного роста кавитационного пузырька искаженной цилиндрической формы при учете влияния ограничивающих его колебания цилиндрических стенок капилляра. Выявлен оптимальный диапазон (150–170 дБ) уровней ультразвукового давления, при котором реализуется механизм кавитационного диспергирования влаги. Установлено, что оптимальные условия воздействия ультразвуковых колебаний на высушиваемый материал реализуются при соответствии размеров или толщин слоя высушиваемого материала длине ультразвуковых колебаний в воздухе.

Список литературы

Tsai S.C., Song Y.L., Tsai C.S., Yang C.C., Chiu W.Y., Lin H.M. Ultrasonic spray pyrolysis for nanoparticles synthesis // J. Mater. Sci. 2004. V. 39. P. 3647.
Boucher R. Drying by airborne ultrasonics // Ultrason. News. 1959. 3. P. 8–9.
Legay M., Gondrexon N., Person S.L., Bontemps A. Enhancement of Heat Transfer by Ultrasound: Review and Recent Advances // Int. J. Chem. Eng. V. 17. 2011.
Musielak G., Mierzwa D., Kroehnke J. Food Drying Enhancement by Ultrasound – A Review // Trends Food Sci. Technol. 2016. V. 56. P. 126–141.
Carcel J.A., Garcıa-Perez J.V., Riera E. et al. Ultrasonically Assisted Drying. In Ultrasound in Food Processing: Recent Advances // Chichester, UK: John Wiley and Sons. 2017. P. 371–391.
Rodrıguez O., Eim V., Rossello C. et al. Application of Power Ultrasound on the Convective Drying of Fruits and Vegetables: Effects on Quality // J. Sci. Food Agric. 2018. Vol. 98. P. 1660–1673.
Onwude D.I., Hashim N., Janius R. et al. Non-Thermal Hybrid Drying of Fruits and Vegetables: A Review of Current Technologies // Food Sci. Emerg. Technol. 2017. V. 43. P. 223–238.
Carcel J.A., Garcıa-Perez J.V., Riera E. et al. Ultrasonically Assisted Drying. In Ultrasound in Food Processing: Recent Advances // Chichester, UK: John Wiley and Sons. 2017. P. 371–391.
Baslar M., Toker O.S., Karasu S., Tekin Z.H., Biranger Yildirim H. Ultrasonic applications for food dehydration #41 // Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. 2016. P. 1247–1270.
Szadzinska J., Mierzwa D., Pawłowski A., Musielak G., Pashminehazar R., Kharaghani A. Ultrasound- and microwave-assisted intermittent drying of red beetroot // Drying Technology. 2020. V. 38:1-2. P. 93–107.
Beck S.M., Sabarez H., Gaukel V., Knoerzer K. Enhancement of convective drying by application of airborne ultrasound – A response surface approach // Ultrason. Sonochem. 2014. V. 21. P. 2144–2150.
Николюк О.И. Влияние ультразвукового способа сушки на качество макаронных изделий с печенью // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 3. С. 189–194.
Bhangu S., Ashokkumar M. Theory of Sonochemistry // Topics in Current Chemistry. 2016. P. 374.
Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Хмелев С.С., Цыганок С.Н. Ультразвук. Аппараты и технологии: монография. Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2015.
Розенберг Л.Д. Физика и техника мощного ультразвука. В 3 т. т. 2. Мощные ультразвуковые поля / под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968.
Margulis M.A. Sonochemistry and Cavitation. London: Gordon and Breach Publishers, 1995.
Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1984.
Голых Р.Н. Повышение эффективности воздействия ультразвуковыми колебаниями на процессы в системах с жидкой фазой: дис. докт. техн. наук 05.17.08 [Текст] / Голых Роман Николаевич. 2021 [Место защиты: ФГБОУ ВПО “Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова”].