小型太阳能热风油菜籽循环干燥设备研究

为进一步满足油菜籽干燥过程中低能耗高效率的要求,设计研制了一种小型太阳能热风油菜籽循环干燥设备。设备依靠太阳能集热器提供热风,干燥室内设有一对转向相反的筛网叶轮,转动的叶片延长油菜籽滞空时间,斗式提升机实现物料循环干燥。以油菜籽为干燥对象进行试验,研究干燥室进口热风风速、筛网叶轮转速、物料循环速率对含水率变化的影响,结合试验结果获得设备最优运行工况。试验结果表明：当使用波纹型太阳能集热器,进口风速为5 m/s,物料循环速率为800 kg/h,筛网叶片转速50 r/min时,油菜籽干燥速率最高,可满足日干燥量250 kg的干燥需求。     

红枣干燥设备的流场仿真研究

为了改善红枣干燥机内部流场的分布情况,以气体运动微分方程和标准k-ε湍流模型为基础,多孔介质模型代替物料层,利用计算流体动力学软件CFD对干燥室的流场进行了数值模拟,得到了热介质在干燥室内的流动情况及入口风速对物料层压降的影响.结果表明:干燥机入口风速为5~7m/s,可满足红枣干燥速率要求;气流进入干燥室后撞击壁面形成的涡流现象,导致物料层风速的不均匀;随着入口风速的增加,干燥室内的压力有所上升,与红枣上下层压降呈有规律的变化.通过对干燥机内部流场的研究,为红枣干燥机的设计改进提供科学依据.     

小型油菜籽分层床式干燥设备的数值模拟及其优化

基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术及多孔介质模型对干燥室内气流场进行数值模拟,并根据模拟结果对小型油菜籽分层床式干燥设备进行优化。结果表明:优化后的干燥设备能够满足油菜籽干燥要求,通过数值模拟可得单一纵向通风时干燥室内存在热风死区,使得干燥均匀性较低,增加横向通风后干燥室内流场分布较为均匀,油菜籽与热风接触面积增大,提高干燥效率及均匀性,且利用生物质能源能够实现节能减排的要求。     

结合Fluent仿真软件的循环式干燥机改进设计研究

干燥室内热介质的分布均匀性直接影响物料的干燥效果。应用Fluent软件进行循环式干燥机的数值模拟,采用标准k-ε湍流模型,用多孔介质模型代替物料层,得到热介质在干燥室内的流动特征,对干燥室进行改进优化设计。结果表明,气流进入原模型的干燥室后撞击壁面形成的涡流区,导致物料层风速的均匀性较差;改进后干燥室内的涡流区可明显减小,整个流场的均匀性得到改善。气流穿过各物料层的速度不均匀系数分别从19.13%,6.94%和8.01%降至7.90%,3.15%和5.68%。     

胡萝卜热风干燥过程热质耦合传递分析

基于Fick扩散第二定律和Fourier定律,建立了胡萝卜热风干燥的二维数学模型,模型中热空气和胡萝卜的物理性能均用局部温度和湿度值表示,用有限元软件COMSOL Multiphysics 3.3对热质耦合传递偏微分方程组进行求解,干燥过程的模型预测结果与试验实测结果相吻合,所建立的模型可以用来预测食品热风干燥过程。同时在干燥过程中初始温度、空气速度对胡萝卜水分变化影响小,干燥温度和物料尺寸大小对胡萝卜水分变化影响大。     

基于热风-太阳能-中短波红外的菌类多能干燥装备设计与试验

针对目前食用菌干燥自动化程度低、能耗高问题，文章设计一种热风-太阳能-中短波红外多能干燥装备，旨在降低干燥能耗，提高干燥效率。建立多能干燥装备结构模型和仿真模型，对干燥室温度与气流流场进行数值模拟，在循环风机作用下，干燥室内部温度较均匀，但气流场不均匀，在循环风机口加装间隙10 cm、斜30°向上的均风板可显著改善干燥室内气流状况。以香菇为试验对象对比纯热风干燥（AD）和热风-太阳能-中短波红外多能干燥（ASID）效果，发现AD热效率为56.35%,ASID热效率为62.34%，其中太阳能占总消耗能量百分比为20.19%,ASID比AD少耗时2 h，节能28.40%，同时ASID干燥品质和干燥速率均优于AD。在多能干燥方式下，干燥室内不同位置香菇干燥速率差异较小，干燥装备结构设计合理。     

热风微波耦合干燥牛蒡动力学模型研究

热风微波耦合干燥可以很好地保护干后物料的品质,并且减少物料的干燥时间。利用Newton、Henderson and Pabis、Lagarithmic、Page、Wang and Singh等5种干燥模型方程,对热风微波耦合干燥过程中牛蒡含水率随时间的动态变化进行模拟,并通过试验对各模拟结果进行验证。结果表明,Lagarithmic方程模拟的结果与实际含水率变化较为接近。     

立式干燥机干燥单元风速场均匀性的研究

大型立式干燥机干燥室内介质空气的速度均匀性直接影响干燥效果.通过对干燥室内风速场均匀性的研究,为大型立式干燥机的研发提供理论依据.主要通过在进风道内设置匀风板和改变物料表面的平整度测量干燥室内风速值,分析匀风板和料面情况对介质速度均匀性的影响.结果表明,在立式干燥机两侧进风道内设置匀风板,可明显改善介质进入干燥室和穿过干燥物料的介质空气的速度均匀性,与无匀风板的情况比较,设置360 mm的短匀风板后,介质进入干燥室A、B风道进风口的速度均匀性的变异系数由73.67％和73.90％降低到22.27％和29.36％,介质在干燥室平面范围内穿过物料的速度均匀性变异系数由40.3％降低到28.7％；料面的平整度对干燥室内的风速场有影响.     

逆向求解估算热风干燥对流传质系数

利用逆向求解Fick扩散定律,比较胡萝卜切片热风干燥试验数据与数值模拟计算结果,确定胡萝卜切片试样表层局部干基含水率,联合平均值理论对不同温度、不同相对湿度热空气及不同厚度胡萝卜切片试样条件下的热风干燥对流传质系数进行迭代估算。结果表明：胡萝卜切片试样厚度、平均干基含水率、热空气温度和相对湿度对胡萝卜切片热风干燥对流传质系数估算值大小几乎没有影响。干燥末期,胡萝卜切片热风干燥对流传质系数估算值出现陡增,这是由于在热风干燥末期,胡萝卜切片试样表层局部干基含水率接近其平衡干基含水率,测算公式中分母数值趋于0所致。     

油菜旋风式烘干机干燥筒内气力流场特性仿真分析

为了避免油菜旋风式烘干机作业时已达到烘干效果的油菜籽不能及时分离,导致油菜籽过度干燥,借助Ansys Fluent软件对油菜旋风式烘干机主要工作部件干燥筒的气力流场进行仿真分析,探究干燥筒的气流入口型式、入口气流速度及入口截面积大小等因素对干燥筒内油菜籽的分离性能的气力流场旋转强度、速度分量和压降等指标的影响规律。进一步预估并仿真分析油菜籽有效分离的干燥筒出口气流场特性,利用毕托管对干燥筒出口气流场风速进行测量,验证了该仿真模拟方法的正确性。结果表明:干燥筒气流入口型式采用蜗壳式所形成的气流场承载和分离物料能力优于切向式;当入口截面积一定时,速度越大,干燥筒内气流场分布更有利于物料分离;干燥筒入口截面积与压降呈正相关,并对出口段的气流速度有影响。对出口流场进行模拟和实测验证试验,其流场变化趋势基本一致,同一点位的流速模拟值与实测值的平均误差为6.58%,验证了所建立的干燥筒气力流场仿真模型的正确性。     

牛大力切片热风干燥特性及其动力学模型建立

【目的】探讨不同热风温度、切片厚度及装载量对牛大力切片热风干燥速率的影响,并建立牛大力切片热风干燥动力学模型,为牛大力干燥工艺探索提供理论依据。【方法】以热风温度（50、60、70、80℃）、切片厚度（2、4、6、8mm）和装载量（100、200、300 g）为考察因素,实时测定各条件下牛大力切片热风干燥过程中水分变化,对常见的5种干燥模型进行筛选,并计算干燥过程中的有效水分扩散系数和活化能。【结果】随着热风温度的升高,切片厚度和装载量的降低,牛大力切片的干基含水量明显减少,干燥速率明显增加。牛大力切片在热风干燥过程分为加速和降速2个阶段,其中大部分干燥过程为降速阶段。牛大力切片热风干燥动力学模型符合Page模型,该模型预测值与试验值拟合度较高（R2=0.969）,拟合方程为ln （-lnMR）=-3.174-0.242H+0.029T-0.006L+（0.721+0.015H+0.002T）lnt,可求得-k=e（-3.174-0.242H+0.029T-0.006L）,n=0.721+0.015H+0.0027,不同干燥条件下牛大力切片的有效水分扩散系数在1.62114×10-10~12.96913×10-10 m2/s,均随着热风温度的升高和切片厚度的增加,总体呈上升趋势;活化能为60.7388 kJ/mol。【结论】Page模型可较好地描述不同切片厚度的牛大力切片热风干燥过程中水分的变化规律,且通过拟合方程能较准确预测热风干燥过程中某时刻牛大力切片的水分比。     

木材微波真空干燥过程的数学模拟

该研究根据微波真空干燥过程中木材内部水分和热量的迁移机理,建立了木材微波真空干燥的数学模型,并通过试验对该模型进行了验证。结果表明:木材的微波真空干燥过程可以分为3个阶段,即快速升温加速干燥段（Ⅰ）、恒温恒速干燥段（Ⅱ）和后期升温减速干燥段（Ⅲ）,且恒温恒速干燥段在整个干燥过程中所占的比例较大;该模型能较好地模拟木材在微波真空干燥过程中的温度和含水率的变化规律,其模拟精度较高,模拟值与试验值之间相关系数的平方在0.9以上,且含水率变化规律的模拟精度高于温度变化规律的模拟精度。      

丸粒化玉米种子干燥机理的试验研究

分析了加快种子中水分蒸发的途径,研究了丸粒化玉米种子干燥过程中水分的交换和转移规律,建立了丸粒化玉米种子薄层干燥的特性曲线.结果表明:丸粒化玉米种子干燥过程中,水分蒸发遵循指数规律下降.在一定温度下,根据实测数据做出相对湿度与平衡水分的关系曲线.用非线性回归分析法确定了丸粒化玉米种子的平衡水模型,并用麦夸特法拟合本研究...     

基于COMSOL的干燥箱物理场分析与结构优化

干燥箱是农业物料进行太阳能热风干燥的关键装置,其结构合理性直接影响物料干燥的品质和效率。为提升干燥效果,以太阳能热风干燥箱物理场分布的均匀程度为研究对象,采用试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,对箱体内风速场、温度场的分布特点进行分析,并根据分析结果完成干燥箱结构优化。结果表明,COMSOL模拟仿真所得风速和温度的分布规律与试验结果一致,可用于准确模拟干燥箱内物理场。依托该模拟分析方法,提出了改变进风口位置、添加带孔挡流板、构建隔断式气室的优化设计方案,将干燥箱内风速场分布的不均匀系数降至了10%以下,有效保证了物料干燥的均匀性。上述结果可为太阳能热风干燥设备的结构改进提供参考。     

蜂蜜喷雾干燥过程的模拟与仿真

研究了蜂蜜混合料液在离心喷雾干燥塔内的运动及水分蒸发情况,结合蜂蜜物性和喷雾干燥的特点,运用Fluent软件建立了离心雾化器的雾化模型及喷雾干燥室内气固2相运动、蒸发等CFD模型。对蜂蜜喷雾干燥过程进行了仿真试验,得到了喷雾干燥室内气流的温度分布、雾滴的运动轨迹和蒸发情况等。并通过试验验证了该模型的适用性,得到了蜂蜜喷干的最佳工艺条件。     

过热蒸汽膨化番茄的预干燥条件及干燥模型

热风干燥温度对经甘油溶液处理的番茄的干燥特性、色泽以及过热蒸汽膨化后番茄的比容和复水性均有较大影响,过热蒸汽膨化的预干燥温度为70℃时,干燥速率较大,预干燥番茄色泽好,膨化充分,且复水性好.建立的基于Page方程的预干燥模型可以有效模拟和预测不同热风干燥温度条件下任意时刻番茄的干燥速率及含水率.     

木束高温干燥过程中的热质传递模型

描述了用杉木Cunninghamia lanceolata制造杉木积成材的原料单元——杉木木束的高温对流干燥热质传递模型。建立了模型以纤维饱和点为界的木束内部水分迁移和热量迁移的数学方程。通过杉木木束高温干燥实验对模型的准确性和可行性进行验证。结果表明：数学模拟结果和试验实际测定结果相吻合,木束温度实测值与模拟值之间的相关系数的平方为0．97～0．98,木束含水率的相关系数的平方为0．96～0．99。用该模型来模拟木束的高温干燥过程具有较高的精度。图1参9     

收割机提升搅龙中干燥稻谷的CFD-DEM数值模拟

针对联合收割机刚收获的稻谷由于含水率较大而易霉变的问题,提出了利用远红外联合热风将稻谷在收割谷物提升搅龙中直接干燥的方法。设计了红外加热器安装在搅龙中心的内加热和安装在搅龙外筒上的外加热2种方案,采用CFD-DEM耦合方法对稻谷运动、传热传质过程以及搅龙内的流场进行了仿真分析,并采用外筒加热方案试验对仿真结果进行了验证。结果表明：模拟值和试验值变化趋势一致,最大相对误差仅为8.34%,试验和仿真结果基本吻合;在不同搅龙转速、热风温度、热风风速和喂入量条件下,外加热方案脱水速率比内加热方案至少快2.91%,说明外加热方案干燥效果优于内加热方案;谷粒的升温随着搅龙转速、热风速度和喂入量的增大而减小,随着热风温度的增大而增大;谷粒脱水速率随着搅龙转速和喂入量的增大而减小,随着热风温度和热风速度的增大而增大。上述研究结果为联合收割机谷物提升搅龙中集成干燥装置的设计及干燥过程的优化提供了理论依据。