食品减压冷藏传热传质模拟研究

通过分析食品在减压冷藏中表面和内部的传热、传质机理，并对其非稳态冷却和水分扩散过程进行数学建模，用数值计算方法模拟食品冷藏过程中水分和温度变化。实验验证了减压冷藏的部分优点，并通过测量食品温度变化和失水量，证明了理论模拟和实际传热、传质过程比较符合。可以根据理论模拟的结果设定减压冷藏过程中贮藏环境状态变量和控制条件，防止食品因失水过多而影响质量。     

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。     

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。     

涡轮反应器气固两相流动反应CFD模型建立

在气固两相湍流流动模型和反应动力学模型的基础上,系统地考虑两相流动、传热、传质、反应等复杂因素,建立了涡轮反应器三维气固两相流动反应模型,形成了相应的数值解法,并以此对工业涡轮反应器进行了数值模拟研究,展示其内部流动、传热、传质及反应等细节.     

地黄真空红外辐射干燥质热传递分析

以Fourier方程和Fick定律为基础,建立了地黄真空红外辐射干燥过程传热、传质的数学模型.通过理论推导和试验测定,确定了模型中有关参数的数值或方程.利用有限差分法进行了不同干燥条件下物料温度和含水率变化的数值模拟.结果表明:模拟值和试验值吻合较好,该模型可以较好地拟合地黄干燥过程中温度和含水率的变化,且能较好体现各干燥参数对干燥特性的影响情况.     

脉动燃烧尾气干燥过程质量传递特性

在Helmholtz型脉动燃烧器尾管中进行了耐火土颗粒的干燥实验,通过干燥法中的简化法确定了不同频率下物料内部的水分扩散系数。应用费克第二定律,结合适当的初始条件和边界条件,并根据实验确定不同频率下脉动气流与耐火土颗粒间的对流传质系数,探讨脉动频率对脉动燃烧干燥过程中气流与物料间的对流传质系数的影响,建立了修伍德数与脉动频率间的关联式。结果表明,在干燥过程中气流的脉动可强化物料内部水分扩散,脉动气流传质的修伍德数远高于相同雷诺数下稳定紊流中的数值。     

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。     

MOCVD反应器的数学模型及其数值模拟

以垂直金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器沉积GaN为对象，建立了反应器内部数学模型。模型中包括了流动、传热和传质方程。通过应用非结构化网格划分复杂模型，在此基础上，计算了反应器中流场和温度场的分布。计算结果对于分析轴向对称立式MOCVD反应器中热量和动量输运现象均有普遍指导意义，为优化设计MOCVD反应器提供了理论依据。     

物料干燥试验中湿度的自动调节

目前与干燥过程比较吻合的模型多为经验模型或半理论模型,因此必须更多地借助于试验手段。合适的试验装置是获得准确、可信实验数据的前提。试验装置是为以对流为主的物料干燥特性、干燥机理、干燥工艺研究提供模拟干燥环境条件(介质的流速、温度和湿度)。为此,针对物料干燥机理研究的需要,设计研制了一套基于工控机的物料干燥试验装置。该装置是一个调湿的供风系统,通过对空气湿度的调节和控制,为模拟多种物料实际干燥工况提供条件,最终确定最佳干燥制度及物料传热、传质特性的研究。     

多屏绝热辐射管道数值模拟分析

通过对直埋蒸汽管道内部空气层的数值模拟,得出当空气层厚度大于10 mm时应考虑对流传热影响并修正空气导热系数的结论。应用修正后的空气导热系数模拟计算不同结构蒸汽管道的温度场及外护钢管温度,分析屏蔽反射层的种类、数量,空气层厚度等条件变化对供热管道工作时温度场的影响。     

含湿多孔生物材料干燥过程的传热传质分析

建立了用以描述含湿多孔生物材料干燥过程传热传质特性的数学模型，并以马铃薯片为实验材料，采用有限差分法进行了干燥工况下的温度和湿度分布数值模拟计算。模拟值与实验值吻合较好，表明该模型具有较好的精确性。     

基于低场核磁的马铃薯切片干燥过程水分迁移规律研究

为研究马铃薯切片热泵干燥过程中内部水分迁移规律,利用低场核磁共振技术检测横向弛豫时间T2,分析峰面积A2x的变化,建立水分变化动力学模型。结果表明：热泵干燥过程中,提高热风温度能够显著提高干燥速率,加快结合水、不易流动水以及自由水的迁移。干燥过程中自由水和结合水先于不易流动水发生变化,自由水含量在前90min基本保持不变,之后迅速下降,不易流动水和结合水含量均表现为先升高后降低的趋势。自由水被脱除后,不易流动水和结合水依次达到最大值,随着干燥进行不易流动水逐渐被脱除,随后结合水开始被脱除至干燥结束。马铃薯切片热泵干燥过程属于内部扩散控制,水分有效扩散系数范围为5.228×10-8～1.434×10-7m2/s,建立的干燥动力学模型决定系数均大于0.98,可用于预测马铃薯切片干燥过程中不同状态的水分迁移规律。     

芒果渗透脱水-冻结的质量与热量传递模拟

以细胞作为传输过程的基本单元,建立了一维质量传递和热量传递数学模型。渗透脱水质量传递模型考虑了不同组分在细胞内、外,通过细胞膜与胞间连丝的质量扩散,以及在细胞外空间的集流传输。冻结过程的数学模型建立基于热平衡方程,且考虑了相变问题。通过Matlab软件有限差分方法求解方程,得到的实验结果(芒果渗透脱水过程的失水率和增固率,以及冻结过程的冻结曲线)与模拟结果十分接近,相对偏差控制在15%之内,从而验证了模型的有效性。结果表明:所建立的数学模型可详细描述芒果渗透脱水过程中细胞内、外水和蔗糖的质量浓度分布,以及冻结过程中的温度变化。     

冬季田间水热状况的数值模拟

根据土壤冻结过程中水热迁移的基本方程，推导了土壤水热耦合方程，改进了冻结条件下土壤水热迁移问题的求解方法。用该模型模拟了室内土柱冻结试验，模拟结果与试验结果吻合较好，同时计算速度较快。根据地表能量平衡原理、微气象学理论，建立了冻结条件下土壤蒸发模型，将其作为土壤水热迁移的上边界条件，模拟了北京永乐店试验站冬小麦试区１９９５～１９９６年越冬期（１９９５．１２．０１～１９９６．０２．２９共３个月）土壤的冻融过程，模拟结果与实测值基本符合。在模拟过程中，采用有限差分法求解土壤水热运动方程，水、热方程的上边界分别为第二、三类边界。根据模拟结果，分析了越冬期土壤水热状况的变化规律     

远红外干燥箱的干燥均匀性研究

测定并分析了４种状况下远红外干燥箱体内各处温度、物料水分的差异。结果表明箱体内各点的温度和物为不分含量并不相同,循环风机工作或和排湿风机联合工作时均匀性较好。     

荔枝果肉热风干燥薄层模型

利用热泵干燥装置探讨了热风温度和热风风速对荔枝果肉干燥水分比MR和干燥速率U的影响。结果表明:荔枝果肉薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。对9种常见食品薄层干燥模型进行试验数据非线性拟合,通过比较评价决定系数R2、卡方χ2和标准误差eRMSE以及试验验证,结果显示Page模型是描述荔枝果肉薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和风速的增加而变大,平均活化能Ea为29.939 kJ/mol。     

多层带式干燥机干燥过程优化

针对多层带式干燥机的干燥过程建立了热、质传递的数学模型,并通过C语言编程进行干燥过程的模拟,得到热风在干燥机内温度和湿度的空间分布及其随时间的变化规律,以及物料床层内温度和含水率的分布及其随时间的变化规律。利用生产用多层带式干燥机蒜片干燥过程的试验数据对模型进行了验证,证明了模型的有效性。通过对模拟数据分析,对多层带式干燥机的结构参数(传送带长度、干燥机层数、通风道高度)和操作参数(传送带翻转时间、物料床层厚度、热风风速)进行了优化。     

夏玉米田水热耦合运移的数值模拟

本文从土壤水热耦合运移的基本方程出发，依据能量平衡原理和质量守恒定律，系统地描述了ＳＰＡＣ中的水分传输和能量转换，模拟了系统中水分和热量的动态变化过程。经夏玉米生育盛期模拟值与实测值的比较分析表明，用本文提出的模型模拟田间土壤水热动态和作物生理特性的变化过程具有较高的精度。     

初乳真空冷冻干燥传热传质系数测定与分析

应用准稳态传热传质理论，在考虑水蒸气扩散对传热作用情况下，分别建立了奶牛初乳在真空冷冻干燥中多孔干燥层有效导热系数，冻结层导热系数和水蒸气扩散系数的测试模型，利用在冻干机上测取的试验数据，回归得到初乳的传热系数与水蒸气扩散系数，分析了压力与系数间的关系，结果表明，在１０Ｐａ～１２０Ｐａ范围内，干燥层有效导热系数随压力增大而增加，尤其在１０Ｐａ～６０Ｐａ范围内更为明显，而水蒸气扩散系数随压力的改变变