微波-热风振动流化床干燥机设计与试验

针对微波干燥中场强分布不均、物料微波能吸收能力不同导致的微波加热不均匀现象,结合微波干燥的高效性、流态化干燥的均匀性以及热风干燥辅助去除水汽的功能,设计了一种实现干燥均匀性的微波-热风振动流化床干燥机,主要由振动流化床系统、热风系统、微波加热系统、测温系统和控制系统等组成。采用Ansoft HFSS软件对微波加热仓磁控管不同开口位置进行仿真分析,得到多馈口激励最佳方案。结果显示,物料高度距离箱底不变的情况下,4个微波馈入端口的位置相对于原始端口位置外移30 mm,物料表面场强分布更加均匀。以新鲜毛豆仁为例,对该机的性能和加热均匀性进行试验验证,结果表明:设计方案和控制系统方案可靠,微波-热风振动流化床干燥下毛豆仁的干燥时间为54 min,比单独微波流化床干燥的干燥时间缩短34. 1%,比微波-热风组合干燥的干燥时间缩短12. 9%且产品均匀性显著提高。     

红外玉米穗干燥试验研究

为研究红外辐射干燥条件下收获期玉米穗干燥的水分迁移规律,利用自制红外玉米穗干燥试验台对玉米穗进行了恒温和变温干燥试验,探讨了多种温度条件下玉米穗的红外辐射干燥特性及对干燥后玉米穗外观品质的影响规律。结果表明:初始含水率、干燥温度、干燥用时和辐射距离是影响玉米穗干燥效率和外观品质的主要因素;当恒温干燥玉米穗的干燥温度为58℃、辐射距离为150mm时,干燥速率达2.25%/h,且玉米籽粒的外观品质最好;变温干燥玉米穗时,较佳的干燥温度范围为55~65℃,且采用逐渐升温干燥时的干燥品质较好。本研究为研制红外辐射玉米穗干燥机研发奠定了坚实基础。     

种子循环干燥系统设计与试验

基于种子的物性特征和干燥系统客观能势的利用,设计了一种小型种子循环干燥机及引风干燥工艺系统,给出了消除干燥机热惯性的准则数烟气热风比,设计了比例阀,依照种子的含水率和干燥历程开发了自适应控制系统;为保证干燥机清种的可靠性,设计了可在360°范围内旋转的排粮翻板,不仅清种彻底,还能实现无级排粮。试验结果表明,在同样的干燥速率下,可使种子的干燥温度较传统的鼓风干燥低9℃,干燥效率提高20%,排粮结束后,干燥机内没有残留种子。     

微波干燥活性米的温度和水分的分布模型

通过建立连续微波干燥活性米过程的质热传递模型,获得活性米微波干燥机内的温度和含水率分布,并在微波强度为1.16、2.75、4.34W/g的条件下,进行活性米温度和水分模型的实验验证,确定传热传质模型的正确性。模拟与实测结果表明:在连续式微波干燥机的干燥末段,温度上升较慢时相应控制微波功率,减少微波干燥的能耗;在干燥段后进入缓苏阶段,使活性米物料内外温度达到平衡,干燥效果更为均匀,又可以保证干燥品质。该研究对活性米的微波加热工艺及控制方面具有指导意义。     

微波热泵联合干燥机的设计与试验研究

为了解决农产品干燥过程中能耗高、品质差等问题,研制了一种微波热泵联合干燥机,对该机的整机结构、工作原理和关键部件做了介绍分析,并以金针菇为原料进行了微波热泵联合干燥机的最佳干燥工艺探究试验。试验表明:在微波功率13.3k W、热风温度65℃、传送带转速0.6m/s时,干燥后的金针菇含水率12.37、复水比3.124、色差81.8,满足干燥要求且优于其他组合。该研究可为微波热泵联合干燥机的研制及金针菇的干燥提供参考。     

微波红外振动床协同干燥机设计与试验

针对农产品加工中微波干燥不均和红外干燥穿透能力有限等技术问题,研制了微波红外振动床协同干燥（MIVBD）设备。在结构设计上,通过COMSOL仿真分析谐振腔场强分布的均匀性,并优化了微波源馈波口布置。设备通过多孔面板将红外源与微波谐振腔隔离,在保证红外热量高效辐射的同时,确保微波、红外二者互不干扰。振动系统采用聚苯硫醚等谐振腔内部材料和钢结构外部材料制成,通过振动电机和橡胶弹簧带动物料振动。以高含水率生姜片为典型物料,对MIVBD设备的干燥效率、均匀性和色泽等相关品质进行试验研究,当物料温度超过上限温度时微波和红外停止工作,结果发现,微波红外振动干燥比微波红外干燥时间缩短了14.29%,微波红外振动干燥时温度不均匀系数最小（2.28%）,并且微波红外振动干燥显著降低了干燥能耗,改善了相关品质。     

玉米果穗深床层热风干燥特性试验

为了提高玉米果穗干燥均匀性和干燥效率,降低干燥品质损失,通过研制玉米果穗深床层干燥试验台,并进行不同风速（0.5、1m/s）、热风温度（常温（即室温）,50、60、70℃）以及料层厚度（180、360、540、720mm）下玉米果穗干燥特性以及品质试验研究,确定最佳的玉米果穗深床层干燥工艺与参数。试验结果表明,提高热风温度和风速均会提高干燥速率,风速0.5m/s时,热风温度50、60、70℃条件下第1层的干燥时间分别为28、20、14h,而常温通风干燥下192h后含水率仅下降到20%,随着热风温度的降低,干燥时间显著延长;提高热风风速有利于提高干燥速率,第3、4层玉米果穗干燥速率受风速的影响大于第1、2层;随着料层的增加,各干燥条件下干燥速率显著降低,干燥时间延长;常温条件下果穗各料层长时间处于高湿环境,从而在玉米果穗高含水率阶段采用常温通风干燥方式容易造成内部高湿和发热现象;干燥过程中玉米籽粒含水率先下降,果穗芯轴的含水率高于籽粒。与对照组相比,各组干燥物料的亮度均下降,提高热风风速和温度会降低亮度;常温通风干燥玉米籽粒电导率最低,随着温度和风速的提高,电导率升高,表明籽粒内部结构破坏较大;干燥后玉米籽粒淀粉含量和可溶性糖含量均有所减小,其中70℃、0.5m/s条件下玉米淀粉含量最低,60℃和70℃、0.5m/s条件下玉米可溶性糖含量较低。根据研究结果,确定玉米果穗深床层干燥工艺为先热风干燥后常温通风干燥的方式,热风温度50℃或60℃、风速0.5m/s、通风管路单侧料层厚度为360mm为较优的果穗热风干燥工艺参数。     

北方荞麦薄层干燥特性的试验研究

为提高荞麦烘贮品质,改善荞麦因含水量较高而导致的收获后贮藏难度大,发生品质下降的问题。通过采用薄层干燥试验台,探求温度,风速及初始含水率对荞麦的干燥特性的影响,试验结果表明,当温度恒定时,风速越高,荞麦干燥速率越快;当风速恒定时,荞麦的含水率随温度升高呈下降趋势。使用薄层干燥试验台进行L_9(3~4)正交试验,探求不同干燥组合对荞麦发芽率的影响,得出最佳干燥工艺组合为干燥温度40℃,风速0.5 m/s,荞麦初始含水率25.95%。在该组合条件下,通过使用Matlab对干燥前后荞麦脱壳籽粒图像处理,显示其面积收缩率为0.15。该试验结果为荞麦深床干燥提供参考。     

稻谷薄层快速干燥工艺的试验

采用组合试验与正交试验结合的方法,研究了快速薄层干燥的温度、分段降水幅度、缓苏时间比对稻谷爆腰率的影响,提出保证干燥质量、降低能耗、节省干燥机有效工作时间的分段干燥工艺,即快速干燥-储藏或缓苏-快速干燥。对于高含水率的稻谷,建议采用分段快速组合干燥,每段降水幅度不宜超过8%,且第1次降水后的含水率宜为15.5%～18%。谷物第1次干燥温度50℃,降水幅度为6.3%,缓苏96h时,第2次快速干燥温度50～55℃,缓苏时间间隔不宜少于48h。第2次干燥温度50℃时,干燥的缓苏时间可显著缩短。     

一种微波功率可调的热风微波耦合干燥装置

现有的微波发出功率多采用时间间断式控制,磁控管的发射功率恒定,通过改变磁控管的通断时间实现微波平均输出功率的调节,这种方式不能改变微波的瞬间功率,微波功率输出控制不精确,对物料品质影响较大。为此,设计了一种微波耦合干燥装置,通过改变磁控管高压回路的电容,使磁控管高压回路的阻抗发生改变,以达到微波发出功率的线性可调。以马铃薯为试验研究对象,在热风温度为60°C、电容值魏0、0.25、0.33、0.5、1!F)的条件下进行干燥对比试验,试验结果表明:热风微波耦合的干燥效率明显优于单一热风干燥,速度快、能耗低。热风微波耦合干燥是一种快速,高效和节能的干燥方式,在农产品和食品干燥中具有广阔的应用前景。     

一种稻谷横流循环干燥数学模型的组建

谷物干燥过程具有多变量耦合、非线性、大时滞、因果关系错综复杂等特点,要实现干燥过程的精确控制,必须探明谷物干燥过程中主要因果变量间的内在关系.为此,以带有缓苏段的横流封闭循环式粮食干燥机为原型,以稻谷为干燥对象,介绍了稻谷的水分扩散系数方程、平衡水分方程、横流干燥方程、缓苏特性方程、缓苏时间确定等数学模型,从数学角度阐明环境温湿度、介质温度、谷物初始含水量、干燥时间等参数与干燥谷物含水量、谷温、缓苏谷粒表面含水量、缓苏时间的关系,以期为实现干燥系统智能精确控制提供理论依据.     

基于BP神经网络的旁热式辐射与对流粮食干燥过程模型

针对旁热式辐射与对流粮食干燥机的干燥特点,建立了一种粮食干燥机干燥过程的BP神经网络预测模型。该模型采用了3层神经网络结构(8-10-1),模型输入为粮食干燥机的8个变量,模型输出为出口粮食水分比或干燥速率。通过编写Matlab建模程序,基于实际干燥实验的样本数据训练与测试网络,实现了红外辐射与对流联合干燥的动力学模型,并给出了相应的模型数学表达式,模型预测的出口水分比与干燥速率的R2分别为0.998 9和0.998 0,均方根误差分别为0.009和0.004 1,预测结果与实际测量数据拟合较好;另外,结合实验干燥条件对模型干燥性能的预测结果进行了分析与总结,并依据同样方法建立了顺逆流粮食干燥过程的出口粮食水分比预测模型,对比了2种干燥方式的干燥性能。仿真预测表明用BP神经网络方法建模简单,具有自适应性、灵活性和自学习性等特点,相比于其他粮食干燥的经验数学模型,能综合考虑多种影响因素,可为红外辐射与对流联合干燥过程提供一种新的建模方法。     

新型卧式旋转干燥仓设计与优化

中国粮食干燥设备处于更新换代关键时期。在干燥过程中,干燥设备对粮食籽粒造成的机械损伤不容忽视。为克服传统粮食干燥设备对粮食品质造成的不利影响,本研究设计开发了一种新型卧式旋转干燥仓。该设备的特点是低温干燥,整仓缓慢旋转搅拌粮食,以保证粮食干燥后含水率的均一性,有效降低粮食干燥过程中的机械损伤,确保粮食干燥品质。本文详细介绍了该设备的设计思路和优化过程,并通过系统性试验对优化前后设备的干燥性能进行验证。经过48 h的连续干燥试验,将35 t新收获的24%湿基的高含水率玉米干燥至15%湿基,干燥曲线光滑,干燥过程稳定,干燥后水分不均匀度小于1%,单位能耗约为0.19 kW·h/(1%水分·t)。试验结果表明,干燥后的玉米含水率均匀,干燥过程能耗低。该设备为未来粮食干燥和储存提供了一种新的技术方法和思路。     

水稻干燥变温混配装置设计与试验

为解决水稻干燥过程中热源波动大、变温工艺要求快速调整温度的需求,设计了一种配合负压干燥机变温控制的同轴侧入式壳形变温干燥混配装置。以气流旋转驱动壳体内叶片导向配风为径向混合方式,采用机电联动式齿盘精量调节阀门开度,实现高效气流均匀混合。为提高变温控制精度以及混配温度的稳定性,应用神经元网络预测与回归试验设计方法分析混配阀门开度与热风温度、风机频率及系统温度差值的关系,建立了变温混配装置的混合控制模型。利用大涡模拟的原理,借助Fluent软件对变温干燥混配装置进行混合温度场模拟,得到了最佳混配效果的距离为26.85 cm,模拟结果与红外线热像验证图吻合良好。试验研究表明：变温控制满程时间为0.75 s,最大变温温差的均值为0.96℃,控制合格率达84%以上。出机水稻含水率在合理范围内,干燥后水稻品质较优,满足生产要求。     

微波施加方式对微波冷冻干燥均匀性的影响试验

利用WDG-5型微波冻干设备试验分析了影响干燥均匀性的因素,并试验分析了该设备的微波施加方式对料盘间、料盘内物料干燥均匀性的影响.试验表明,微波冻干过程中20盘物料外层干燥快、中间层干燥慢,微波交替开启方式与整体开启方式相比,可提高料盘之间的干燥均匀性;干燥过程中同一料盘内物料呈现周边物料干燥快、中心部位干燥慢的趋势,...     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

荔枝红外干燥均匀性与果壳孔隙分形色变研究

通过含水率试验拟合,比较了荔枝红外干燥过程各果含水率变化的均匀性,应用Image-Pro、SPSS软件,分析对比了干燥不同时刻荔枝果壳孔隙率均值差异及分形维数变化,由相对色差测定,研究了果壳表面色变过程。结果表明:荔枝红外干燥,各果含水率变化过程不均。初始质量较小果,含水率变化速率较大;随干燥时间增加,各果含水率变化速率减小,后期差距加大;干燥不同时刻果壳孔隙率随含水率降低显著性变化,其均值由0.519降至0.381、0.276、0.184,但分形维数由1.486升至1.674、1.708、1.800。荔枝红外干燥各果壳表面,初始DL、Db值变化大,后期变化小。