脉动燃烧干燥换热特性分析与实

利用Helmholtz型脉动燃烧器,进行了脉动气流与黄铜球间的对流换热实验,应用集总热容法确定了不同频率脉动气流与黄铜间的对流换热系数,探究了脉动频率对脉动燃烧干燥过程中气流与物料间对流换热系数的影响,建立了努塞尔数与脉动频率间的关联式,并对耐火土颗粒在脉动燃烧气流中的干燥过程进行了预测,实验结果与预测值吻合较好.     

生物介质传质系数Bi-G模型可靠性实验测定

为验证分析Biot数-迟滞因子(Bi-G)关系式估算生物介质热风干燥的对流传质系数与水分扩散系数可靠性,首先采用指数函数对胡萝卜切片干燥实验数据进行拟合,利用Bi-G关系式估算其对流传质系数与水分扩散系数;然后采用该估算值,通过生物介质内部水分扩散遵循Fick第二扩散定律、生物介质-热空气间遵循对流传质的干燥模型,对热风对流干燥胡萝卜切片水分变化进行了数值模拟计算,并对数值模拟计算值与干燥实验数据进行了比较。结果表明:指数函数对干燥实验数据拟合曲线与干燥实验数据吻合不是Bi-G关系式精确估算对流传质系数与水分扩散系数的充分条件,Bi-G关系式不能用来精确估算对流传质系数与水分扩散系数。     

气流脉动流化干燥试验研究

对几种物料进行了气流脉动流化干燥试验，通过试验结果分析了不同风温，风速，不同的气体分布板开孔率，不同的脉动频率对脉动流化干燥过程的影响，找出了试验所用物料的脉动脉动流化干燥的较佳频率，进行了普通流化床干燥，脉动流化床干燥的对比试验。     

脉动式气体射流冲击干燥机

为解决气体射流冲击干燥机装载量低、喷嘴直径与喷嘴出口形状更换困难等问题,设计了一种脉动式气体射流冲击干燥机.该干燥机可根据不同物料调整风温、风速、料架转速及喷嘴直径与出口形状.干燥过程中物料受脉动高速热气流的冲击,有利于物料内部水分向外迁移.以加工番茄为例进行了干燥机的性能验证试验,结果表明:脉动式气体射流冲击干燥与气体射流冲击干燥相比装载量和去水强度得到了较大的提高.     

脉动气流辅助流化下双组分颗粒的混合特性研究

脉动流化对气固接触和热质传递有一定的优势。分别以相同密度不同粒径以及不同密度相同粒径两类颗粒体系为研究对象,以Ashton混合指数和沉积组分分布为评定依据,实验研究了不同脉宽比下脉动气流辅助流化对颗粒混合程度的影响,并与普通流化床进行了比较。结果表明:在平均气速较低的情况下,添加辅助脉动气流有助于促进颗粒混合,同时得出颗粒密度差别对双组分颗粒混合的影响大于颗粒直径差别对其的影响。     

料液脉动燃烧尾气雾化试

脉动燃烧器产生的高温振荡尾气流可用于料液的脉动气流雾化干燥,作业成本低,干燥质量好.本文采用小型亥尔姆霍茨(Helmholtz)型脉动燃烧器,利用激光测试仪测定雾滴粒度和粒度分布,研究了脉动燃烧尾气流雾化料液过程中料液流量、料液粘度和脉动气流频率对雾滴粒度和粒度分布的影响规律.试验结果分析表明,料液流量35 L/h、脉动气流频率100 Hz、料液粘度适中时的雾化效果最好.     

真空干燥过程中物料质量在线测量设备设计与试验

针对真空脉动干燥过程中物料质量在线获取易受到机械振动、温度变化和气流短时冲击等多重干扰,导致测量困难、测量精度不高的问题,提出了将固定料架和测量料架分离的测量方案,并选用高精度的测量器件,在经过信号滤波、温度修正和气流干扰排除等多种修正手段后,实现了温度变化范围20~45℃、无明显外部剧烈振动、冲击时间小于1 min的正常进抽气条件下总量程1 500 g、去掉料盘后有效量程1 000 g、最大引用误差0.1%的物料质量在线测量。静态测试结果显示,满量程最大引用误差0.06%,物料干燥测试结果显示,干燥终点最大引用误差0.1%,能够清楚反映整个干燥过程中的质量变化情况和干燥速率变化情况,可为研究农产品干燥过程中物料状态变化规律和实现自动干燥工艺调控提供技术支持。     

振动输送在脉动流化干燥中的应用

针对现有脉动流化干燥机存在的气流分布不均而产生气流“死区”导致物料堆积等问题,采用了内置式气流分配器,从结构形式及安装位置两方面对气流分配器进行了重大改进,将振动输送技术应用于脉动流化干燥中,形成一种新型、脉动输送与振动输送合二为一的组合式输送技术方案。初步试验结果表明,这种改进设计方案是可行的。     

基于动网格的白萝卜热风干燥热质传递研究

针对果蔬干燥过程模拟时未能考虑收缩对几何模型及热质传递的影响而导致求解精度较差的问题,采用动网格技术优化果蔬热风干燥过程中热质传递的数学模型。选择结构均匀、干燥过程收缩率较明显的白萝卜作为代表性物料,试验结果表明：样品长度对收缩特性具有显著影响,当样品长径比为10时,干燥收缩的各向同性率最优,此时Hatamipour模型是最适合描述白萝卜热风干燥收缩规律的模型。基于动网格技术将收缩方程与热质传递方程耦合后探究白萝卜热风干燥的热质传递规律,结果表明：考虑收缩后由于迁移路径变短,物料内部水分脱除速率加快且表层水分梯度降低;与未考虑收缩情况相比,干燥前中期水分蒸发量较大而后期含水率较小,使得物料温度先迅速升高至30℃后缓慢提升至60℃的平衡温度,该趋势更接近试验值;考虑收缩方程后,物料内、外部含水率和温度模拟结果的偏差分别从17%~8%、12~2℃降低至14%~3%、3~2℃。结果表明：基于动网格的数值模拟具有更高的计算精度,为分析热风干燥过程中的热质传递规律提供了可靠的模型。     

质热平衡原理预测萝卜丝薄层干燥与试验研究

利用干燥中质、热平衡原理对两种干燥条件下的萝卜丝薄层干燥过程进行预测,建立了预测模型,并作了实验验证。结果表明:预测结果与实验结果十分接近,预测结果还表明物料在干燥中干燥速率先变大,然后变小,最后物料接近平衡水分,符合干燥规律,因而用该预测模型预测萝卜丝薄层干燥过程是可行的。     

基于Weibull分布函数的龙眼果肉微波真空干燥模拟研究

为探索龙眼果肉微波真空干燥过程内部水分变化规律,采用Weibull分布函数建立龙眼干燥动力学模型,并对干燥动力学曲线进行拟合分析。干燥试验条件如下:微波功率为300、400、500W,真空度为280、230、180Pa。试验结果表明:Weibull分布函数拟合的龙眼果肉干燥曲线与试验曲线一致;尺度参数α随着微波功率增加、真空程度升高而减小;在微波真空单一干燥方法下,形状参数β变化不大;水分有效扩散系数的变化范围为4.8846×10-8~16.1217×10-8m^2/s;Weibull分布函数计算出在不同真空度280、230、180Pa下的干燥活化能分别为8.1813、8.1892、9.021W/g。     

接触式超声强化热泵干燥苹果片的干燥特性

为研究接触式超声对热泵干燥的强化效应,在热泵干燥机内安装了一套超声波装置,并以苹果片为研究对象,进行接触式超声强化热泵干燥试验,研究超声波功率、干燥温度以及切片厚度对苹果片干燥特性的影响。结果表明:将物料放在超声辐射盘上进行热泵干燥强化,有利于加快物料内部传质过程;随着超声功率和温度的增加以及厚度的减小,物料所需干燥时间逐渐缩短,平均干燥速率逐渐增大;超声对干燥速率的影响随着物料含水率的降低而减弱;在温度较低及物料较薄时,接触式超声的强化效果较好,但其对干燥速率的影响随着温度升高及物料变厚而有所下降;有效水分扩散系数的数值范围为1.333×10-10~1.651×10-9m2/s,且随着超声功率及温度的升高而增大;经过接触式超声处理的苹果片,其组织结构中的孔洞明显增多与扩张,在60 W超声功率作用下还形成了较多微细孔洞,从而有利于物料内部水分迁徙与扩散。将接触式超声技术用于热泵干燥过程的强化,可有效提高热泵干燥速率,缩短物料干燥时间。     

承德围场地区土壤水分扩散率的研究

通过试验研究了承德围场地区的土壤水分扩散率,结果表明:土壤剖面的水分扩散率在1.0×10-2~1.6×10 cm2/min变化,尤以第2层即耕作层土壤水分扩散率最大,第3层最小。扩散率与含水量符合经验公式D()θ=aebθ,呈指数函数变化,经统计分析均达到显著水平;土壤容重、孔隙大小、孔隙类型及土壤颗粒组成中粘粒含量对土壤水分扩散率都有一定的影响。     

半环对撞流干燥的流动与传热传质分析

建立了半环对撞流干燥过程中的流动与传热传质数学模型,针对模型各部分的不同特点,分别采用合适的数值处理方法进行了数值计算,不同工况下,模型计算与试验结果吻合良好,能较好地预测干燥过程中入口空气温度,载带率及物料初始含湿量等因素对干燥过程的影响。通过对模型计算和试验结果的分析,提出了提高半环对撞流干燥速率与降低干燥能耗和费用的有效途径。     

果蔬红外辐射干燥动力学的影响因素综述

综合分析了影响果蔬红外辐射干燥动力学的内在因素和外在因素,并阐述了物料在干燥过程中脱水量与各种支配因素的关系,探讨了物料内部水分的迁移、扩散过程,研究了湿物料的传热传质特性,在寻求干燥规律的基础上提出了红外辐射加热技术在果蔬脱水过程中的进一步研究方向。     

Selection of Mathematical Models for Drying Grain in Thin-Layers

Several mathematical models or equations are used to describe thin-layer drying of agricultural grains. These are distributed parameter models, lumped parameter models and thin-layer drying equations. The assumptions frequently used are temperature equilibrium and surface moisture content equilibrium. There is no general analysis on the limitations of the models or equations and assumptions. The present article summarizes the results of an attempt to clarify the limits of the different models and assumptions. The heat and mass transfer Biot numbers were used to give the ranges where the simplified models or assumptions can be used without any significant error to predict the drying time and drying curve. Temperature equilibrium and surface moisture content equilibrium can be assumed in predicting the drying time or the drying curve without any significant error when the mass transfer Biot number is larger than 1000 and the heat transfer Biot number is less than 1. This is acceptable for most agricultural grains under practical drying conditions.     

Estimation of Moisture Diffusivity Coefficient and Thermal Properties of Alfalfa Pellets

Heat and mass transfer characteristics of alfalfa pellets are needed in the optimization of coolers for freshly-made pellets and in managing storage schedules of the pellets in silos and bins. Moisture diffusivity and thermal properties are important parameters used to characterize the heat and mass transfer ability of a material. In this study, experimental thin-layer data on (a) moisture desorption, (b) moisture absorption and (c) rate of heating of alfalfa pellets were collected. By applying the inverse theory and using second order mass transfer and heat transfer equations in cylindrical coordinates, the moisture absorption and desorption data were used to estimate the moisture diffusivity as a function of moisture content of the pellets while the heating rate data were used to estimate the thermal properties (thermal conductivity and specific heat) as a function of pellet temperature.Better estimates were obtained when moisture diffusivity of the pellets was exponentially related to moisture content in comparison with a linear relation between moisture diffusivity and moisture content. Moisture diffusivity during desorption (2·40×10^-9to 4·12×10^-9 m²/s) was about three times that of the values of diffusivity during moisture absorption (7·50×10^-10to 1·26×10^-9 m²/s). A good fit to the experimental heating rate data was obtained when thermal conductivity and specific heat of the pellets were linearly related to temperature. Over a temperature range of 2 to 110°C, estimated particle thermal conductivities and specific heats of the pellets were in the range of 0·04 to 0·19 W/m K and from 962 to 2114 J/kg K respectively.     

80kW脉动燃烧器及其测试系统的设计

脉动燃烧干燥系统的核心装置是脉动燃烧器,合理的脉动燃烧器设计是保证干燥过程节能、减排以及高效运行的必要条件。以额定功率80kW的脉动燃烧器设计为例,详细阐述了Helmholtz型脉动燃烧器的尾管、燃烧室、燃气供气系统及空气阀的设计过程以及设计时应注意的原则和合理的设计方法,给出了80kW脉动燃烧器各个部件的尺寸。同时,还介绍了脉动燃烧测试系统所需的硬件条件、选型以及测试软件的编写;最后给出了自行设计的脉动燃烧性能测试实验装置的实测结果。     

花生换向通风干燥性能模拟与分析

为了解固定床花生换向通风干燥作业特性,为已研发的箱式换向通风干燥设备提供合适的花生干燥通风参数,以花生与空气间的传热传质为基础,建立干燥状态偏微分方程组,并以此为基础采用有限差分法对干燥过程进行数学模拟,分析左右干燥室同时从下向上通风干燥时长、换向干燥阶段换向时间、单位体积通风量对干燥行为的影响,并采用均匀设计和综合加权评分法确定最优通风干燥参数。结果表明:从下向上通风阶段,热量主要用于花生加热和表层水分快速蒸发,下、中、上层物料干燥升温速度差明显,易形成较大水分梯度;换向通风干燥阶段,物料温度呈类波浪状波动,有效控制整床物料干燥均匀性。缩短从下向上通风时间,有助于降低耗能和水分差,但对干燥耗时和生产率影响较小;换向时间的改变对耗时、生产率、耗能、水分差影响较小;单位体积通风量的增加有助于干燥耗时、水分差的降低及生产率的提高,但耗能亦将快速增加。均匀设计和综合加权评分表明,含水率>25%阶段通风量1 394 m~3/(m~3h),含水率15%～25%阶段通风量838 m~3/(m~3h),含水率0.98,模拟仿真可准确描述干燥过程物料温度和含水率变化。为花生换向通风干燥设备改进和工艺优化提供参考。