多孔介质物料热风干燥孔道网络模型研究进展

多孔介质物料热风干燥广泛应用于工业干燥各个领域。孔道网络模型干燥理论是一种完全离散化的方法,能建立多孔介质微观结构特征与宏观传递现象之间的联系。常用的孔道网络模型包括二维规则孔道网络模型、二维分形孔道网络模型和非固结双尺度孔道网络模型等。但是对于孔道网络模型的研究,目前还存在人工构造多孔介质网络的困难,模型参数还不能准确描述实际多孔介质物料以及研究结果不能完全反映自然多孔介质干燥过程等问题。今后应进一步探索网络构建新方法,在模型构建中考虑更多的多孔介质物料特性,以期更准确地描述自然多孔介质实际的干燥过程。     

多孔介质物料热风干燥研究进展

多孔介质物料的热风干燥是许多工农业生产部门的重要生产工序,其干燥效能直接影响产品质量.多年来,国内外研究人员在多孔介质物料热风干燥领域进行了大量的研究工作,发展了多孔介质孔道网络模型,分析了分形多孔介质传热传质规律,建立了众多针对具体干燥对象的干燥模型,研制了多种多孔介质湿含量在线检测装置等.为此,从理论分析、数值模拟和实验研究3个层面综述了以上多孔介质物料热风干燥的研究进展,并对其发展趋势进行了展望.     

仓内谷物通风干燥过程的孔道网络模型

以仓内玉米堆为研究对象,运用孔道网络方法和传递过程原理等知识,建立了考虑颗粒自身热质传递、孔隙气相对流、温度梯度和孔道结构特征等因素的仓内谷物通风干燥孔道网络模型.该模型具有易拓展,干燥变量信息全面,可直接输入物料结构特征参数来模拟预测干燥特性等优点.     

仓内谷物通风干燥孔道网络数值模拟与验证

利用前已建立的仓内谷物通风干燥孔道网络模型,对玉米热风干燥实验过程进行了数值模拟,并将模拟结果与实验数据进行了比较.结果表明:该模型可有效模拟谷物的干燥过程;干燥时玉米颗粒平均温度与玉米堆孔隙气相平均温度之间存在明显的差别,后者始终比前者温度要高,故以往将谷物与孔隙气相温度不加区分,视为同一值的做法是不妥的;配位数对干燥的影响十分显著,其值越大,物料干燥越快;当物料含杂、配位数值较小时,干燥仓内会出现"湿团"现象.     

切片多孔介质对流干燥传质模拟软件开发研究

根据非平衡态热力学和相平衡理论,建立了多孔介质对流干燥内部传质模型、传热模型,该模型充分考虑了传热与传质之间的相互藕合关系。用VB编程软件对该模型进行了分析求解,设计开发模拟软件。以切片土豆为例进行传质模拟计算,并与土豆片干燥实验数据进行对比,结果表明:模拟值和实测值十分接近,二者的最大相对偏差小于9.1%。模拟结果显示土豆对流干燥中内部水分由内往外迁移,以及干燥过程中产生的表低内高水分分布规律。     

分形多孔介质孔道网络模型的构

采用压汞试验获得实际多孔介质的微观结构参数.以冻干马铃薯为例计算了孔隙分形维数,结果表明冻干马铃薯结构具有显著的分形特性.运用位似变换理论、分形理论、Voronoi图以及马铃薯的特征参数等,构建出与马铃薯结构参数相对应的二维分形孔道网络模型.构建的网络模型考虑了影响多孔介质干燥的孔道微细结构特征,模型参数能够很好地反映多孔物料的微观结构.且获得了合理的分形维数.     

第六届中国科协期刊优秀学术论文评选结果揭晓

第六届中国科协期刊优秀学术论文评选结果已于2009年1月份揭晓，本刊有4篇论文被评为第六届中国科协期刊优秀学术论文。其中，2006年第1期由施卫东、汪永志、沙毅等撰写的“旋流泵内部流动的研究”和2007年第7期由袁越锦、杨彬彬、刘相东等撰写的“多孔介质恒温缓慢干燥的孔道网络模型与模拟”荣获二等奖；     

油菜籽干燥微尺度孔道传热传质数值模拟

在二维规则孔道网络模型基础上,采用多相流模型的混合物模型数值模拟了油菜籽干燥微尺度孔道传热传质过程。油菜籽内部微孔道内靠近热源的液体首先汽化,气体在重力、浮力及粘性力的共同作用下从出口溢出;随着微孔道长径比的增大,微孔道内液相体积分数增大,以靠近出口处表现最为明显;随着孔道内液相受热蒸发,气体在孔道靠近出口处积聚,压力增大,使流体和气体溢出速度加快;受壁面边界条件影响,微孔道内温度几近恒定。     

油菜籽流化床气体分布板结构参数优化

为优化油菜籽流化床气体分布板的结构参数,根据欧拉(Euler)方法的双流体模型和标准k-ε湍流模型,采用计算流体力学(CFD)分析软件Fluent,对气体分布板的开孔率和布孔方式进行优化设计。结果表明:开孔率为15.84%圆形不均匀布孔的气体分布板是油菜籽流化床干燥的最佳气体分布板,增强了热空气的流通性,减少了局部区域的热空气聚集,实现了气粒两相流动的正常流态化,达到了流化床内油菜籽颗粒均匀分布,无沟流和死区的目的。通过实验,对模拟结果进行了实验验证,结果发现数值模拟与实验结果相吻合,证明了所优化的最佳气体分布板是合理可行的,为工程实践缩短油菜籽干燥时间提供了一种较理想的气体分布板。     

基于分形理论的马铃薯干燥过程水分输运特征分析

基于马铃薯内部结构的异质性和分布随机性,利用分形特性模拟了在干燥过程中的水分输运过程。结果发现结合收缩和分形现象的模型呈无收缩现象连续介质模型更接近实验值,且分形模型的内部压力分布没有出现像连续模型呈比例逐层下降的现象。包括收缩的分形模型与孔的连通性、孔隙率、面积分形维数和孔最小最大直径比值成正比,与迂曲分形维数和迂曲度成反比。     

网带式花椒干燥机流场模拟与结构优化

花椒干燥过程中网带式花椒干燥机内气流强度和均匀性影响花椒干燥后品质,通过实验进行花椒参数测定和模型可靠性验证,采用多孔介质模型对结构优化前后网带式花椒干燥机流场进行数值模拟研究,根据网带式花椒干燥机气流分布特性提出了增加导流板的优化方案,考察了不同角度导流板气流分布特性。结果表明:导流板角度变化对干燥机气流强度与均匀性有一定影响,最优导流板角度为2.5°,较原始结构在干燥机XY、XZ、YZ面平均速度平均增加6.8%、10.8%、5.2%,不均匀系数平均减小8.7%、8.5%、2.7%。     

萝卜丝薄层干燥试验及其数学模型的建立

萝卜丝干燥是萝卜加工的重要环节。利用薄层干燥试验台,进行萝卜丝的薄层干燥试验,探讨热风温度、风速对干燥速率的影响。结果表明,萝卜丝干燥具有典型物料干燥的升温、等速、降速3个阶段,热风温度对干燥速率的影响比风速对干燥速率的影响显著。用BP神经网络建立萝卜丝干燥的数学模型,并与Page模型的模拟结果进行对比。结果表明,用BP神经网络预测的含水率比精度明显高于Page模型。     

微波干燥过程的神经网络模型

研究了微波干燥过程的神经网络模型。建立了基于Levenberg—Marquardt优化算法的3层BP神经网络,网络输入为微波功率和辐射时间,输出为干基湿含量。使用线性回归方程、均方差和相关系数来评定所建网络的性能。结果表明,当隐层激发函数和神经元个数分别为tansig和25时,所得模型可以同时满足训练和测试的精度要求。     

生物物料颗粒空隙率对其干燥质量的影响

为研究干燥过程中生物物料颗粒结构对质量的影响,在不同的进口风温条件下,利用振动流化床干燥机对由清蛋白,面粉及麦麸构成的具有不同初始体积空隙率的混合物颗粒进行了干燥试验。建立了其干燥动力学及质量降解动力学的用于预测热力干燥过程中颗粒结构对产品质量的影响。