Numerical model of freeze drying of random solids at two-region conductive-radiative heating

A novel one-dimensional two-region plane moving boundary problem (PLMBP) in vacuum freeze-drying for combination of different boundary conditions on fixed dried and frozen regions boundaries, was formulated. The internal resistance of mass transfer in dried region which causes unknown a priori temperature of sublimation T[s](t) and mass concentration of water vapour C [s](t) at moving ice front was taken into account. Numerical model equations in the plane geometry were solved with the MacCormack predictor-corrector method which is finite differences method of second order accuracy. Simulation of the proposed model enables determination of optimal control characteristics of the vacuum freeze drying of random solids at intensive two-region contact-radiative heating.

---

Sformułowano nowy jednowymiarowy, dwuobszarowy problem płaskiej ruchomej granicy (PLMBP) w suszeniu sublimacyjnym dla kombinacji różnych warunków brzegowych na stałych granicach obszarów suchego i zamrożonego. W modelu uwzględniono opór wewnętrznego ruchu masy w obszarze suchym, co powoduje zmiany temperatury sublimacji T[s](t)oraz koncentracji masowej pary C [s](t) przy ruchomym froncie sublimacji lodu. Równania modelu numerycznego w geometrii płaskiej rozwiązywano metodą MacCormacka - predykcyjno-korekcyjną metodą różnic skończonych drugiego rzędu dokładności. Symulacja modelu umożliwia wyznaczenie optymalnych charakterystyk regulacyjnych procesu suszenia sublimacyjnego materiałów o nieuporządkowanej strukturze wewnętrznej w warunkach intensywnego, dwuobszarowym ogrzewania kontaktowo-radiacyjnego.