Dynamic method for determining the permeability of a layer of high-moisture agricultural raw materials for infrared radiation | Проницаемость слоя влажного сельскохозяйственного сырья при инфракрасном излучении, определяемая динамическим методом

English. The developed dynamic method of integral heat flux determination based on the single-capacity dynamic model of the thermal state of the temperature measuring transducer (TMT), experiencing thermal influence of the constant infrared radiation flux and natural convective heat exchange of the TMT surface with the surrounding air allows determining the permeability of wet agricultural raw materials. The effectiveness of the integral heat flux method was tested by studying by infrared radiation the permeability of a layer of purified drinking water with salinity not exceeding 1 g/L and a layer of 'Golden Delicious' apple pulp. The response of the TMT to infrared radiation was experimentally determined in series when the radiation was applied directly to the TMT and through a 3 mm thick sheet of monolithic polycarbonate. A 1 to 6 mm thick layer of water and a 1 to 10 mm thick layer of apple pulp were placed on the polycarbonate sheet in 1 mm increments. As a result of approximation of the experimental data obtained, the maximum constant temperature value of the TMT and the time constant value of the TMT transient heating process were determined. It was found that increasing the thickness of the water layer from 1 to 6 mm was accompanied by a decrease in the layer permeability from 0.804 to 0.629 by an exponential relationship with an exponent coefficient of –0.736. As the thickness of the apple layer increased from 1 to 6 mm, the permeability of the wet layer decreased from 0.78 to 0.097 according to an exponential relationship with an exponent coefficient of –0.399. The sufficient heating duration for the spherical TMT was about 70 s and for the blackened flattened TMT it did not exceed 30 s. The coefficients of dependence indicator degree can be considered as attenuation coefficients in the Bouguer law for thermal radiation with a maximum energy at a wavelength of lambda max = 0.9 to 1.1 microns.

Russian. Разработанный динамический метод определения интегрального теплового потока, основанный на одноёмкостной динамической модели теплового состояния измерительного преобразователя температуры (ИПТ), испытывающего тепловое воздействие постоянного по величине потока инфракрасного излучения и естественно-конвективного теплообмена поверхности ИПТ с окружающим его воздухом, позволяет определять проницаемость влажного с.-х. сырья. Проверка эффективности метода определения интегрального теплового потока выполнена при исследовании проницаемости инфракрасным излучением слоя очищенной питьевой воды с минерализацией не более 1 г/л и слоя мякоти яблока сорта Гольден-Делишес. Экспериментально последовательно определялись реакции измерительного преобразователя температуры на воздействие инфракрасного излучения при воздействии излучения непосредственно на ИПТ и через лист монолитного поликарбоната толщиной 3 мм. На листе поликарбоната размещался слой воды толщиной от 1 до 6 мм и мякоти яблока толщиной от 1 до 10 мм с шагом 1 мм. В результате аппроксимации полученных экспериментальных данных получили максимальное постоянное значение температуры ИПТ и величину постоянной времени переходного процесса нагрева ИПТ. Установлено, увеличение толщины слоя воды с 1 до 6 мм сопровождается снижением проницаемости слоя с 0,804 до 0,629 по экспоненциальной зависимости с коэффициентом показателя экспоненты –0,736. С ростом толщины слоя яблок с 1 до 6 мм проницаемость слоя влажного сырья падает от 0,780 до 0,097 по экспоненциальной зависимости с коэффициентом показателя экспоненты –0,399. Достаточная продолжительность нагрева для сферического ИПТ составила около 70 с, а для зачернённого расплющенного ИПТ – не более 30 с. Коэффициенты показателя степени зависимостей могут рассматриваться как коэффициенты ослаблений в законе Бугера для теплового излучения с максимумом энергии при длине волны лямбда max = 0,9...1,1 мкм.