干燥箱温湿度自动控制系统设计

针对干燥箱温湿度控制不均匀而易造成干制品品质下降、影响干燥速率等问题,分别基于单片机控制、PLC控制设计了两种温湿度自动控制系统。单片机或PLC可以实现对干燥箱中的加热元件、加湿装置及鼓风装置的自动控制,以满足物料干燥所需要求。这两种自动控制系统可以实现对干燥箱的温湿度的实时控制、智能控制,且工作可靠、反应灵敏、调试试验效果较好。该研究为减轻干燥箱在温度控制过程中存在的"热惯性"现象提供了技术参考。     

旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作用下物料随旋转托架绕主轴匀速转动,使物料受热均匀;真空系统在抽真空的过程中能及时将物料蒸发出的水分抽离;采用制冷循环系统,可保证真空泵精准维持干燥腔室内所需真空度;控制系统通过控制真空微调阀可使干燥室内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化。以番木瓜为试验原料进行了干燥机性能试验,结果表明,旋转托盘式微波真空干燥机性能较好,与传统微波干燥方式相比,满装载量提高了80%,干燥时间缩短了43. 8%,单位能耗降低了29. 8%,且脱水量均匀度达到97%,内外色泽一致,具有良好的干燥均匀性。所设计的干燥机可确保物料受热均匀,提高了干燥效率和物料干燥品质。     

微振扰动式农用干燥机的研究与关键部件设计

农产品种类繁多,物料的流动性、粒径、形状等参数变化较大。针对干燥作业中物料在进料口易产生自动分级和布料不均匀、干燥室出料口断面处质量流量和水分不均匀等问题,设计了微振扰动农用干燥机,采用振动排料机构,使干燥室出料口断面积为干燥室断面积的15%~20%。设计微振扰动系统,增大了干燥室顶层物料的锥顶角,增强干燥室内物料的流动性。稻谷干燥性能试验测试表明:烘后品质优于国家标准。通过调节振动排料机构与出料口的间隙,还可干燥粒径不同的农产品,实现"一机多用",且通过调节振动电机频率,可以在线调节排料量,有利于智能控制。     

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。     

壳果、谷物的干燥特性曲线及其节能与应用

物料在整个加热干燥过程中,其水分、温度和干燥速度等方面都在变化着,物料的干燥特性曲线反映了水分、温度和干燥速度方面在干燥过程中的相互关系和变化规律。该文在对壳果、谷物干燥特性进行举例分析的基础上,对谷物、壳果干燥特性进行应用分析探讨。     

红枣热风干燥装置在线测控系统的设计及试验

红枣干燥过程中水分的挥发而发生的重量变化是一个重要的参数,针对传统干燥因频繁取出物料称重影响红枣干燥条件和干燥品质的问题,在红枣热风干燥装置的基础上创新设计了一种红枣干燥在线测控系统,并应用该系统进行了红枣热风干燥试验,在试验中实现了自动采集干燥空气温度、风速、物料重量等数据,以及含水率变化曲线的实时显示、存储等功能,避免了干燥条件调节滞后性的红枣干燥品质差等影响。实现了对红枣干燥加工过程的全自动监测,从而降低操作成本和提高生产效率。     

20kW圆环形微波干燥设备的研制及试验

介绍了一种适用于农产品干燥的20kW圆环形微波干燥器,该设备通过抛物面形反射罩(波导)使得微波能够均匀地被干燥物料吸收.在功率方面,采用功率组合技术,不仅降低了生产成本,而且使加热更加均匀.根据微波设备的工作特点,控制系统采用PLC加红外温控系统控制,可实现自动化生产.     

双段木耳热风干燥装置的P LC控制系统设计

针对木耳在干燥过程中,干燥不彻底、干燥时间不易控制等问题,设计了由PLC控制的干燥装置,利用红外和热风机相结合的烘干方式,使木耳受热均匀,提高了烘干效率及烘干质量;采用称重传感器和温湿度传感器相结合的数据采集对木耳进行精准干燥。     

二氧化碳冷阱微波真空干燥装备设计研究

设计一种二氧化碳冷阱微波真空干燥装备,主要包括微波真空罐、二氧化碳冷阱装置、传动装置等,通过步进电机带动微波转鼓装置,可使物料均匀加热,利用双盘管式冷阱装置,交替使用,提高干燥效率,该干燥装备具有节约能源、降低投资与使用成本、减少干燥时间以及干燥效果好的优点。     

热风干燥中气流加热装置的数值模拟

针对以煤炭、石油为热源的热风干燥存在高能耗、高污染、结构复杂问题和以太阳能为热源的热风干燥存在加热效率低、受天气影响较大问题,设计了一种以电热管加热气流的装置。基于流体动力学计算软件(FLUENT),运用标准k-ε模型对该装置内部气流场和温度场进行数值模拟分析。结果表明,装置内部气流分布均匀,温度梯度变化明显,满足设计要求。此装置可以用于热风干燥的气流加热装置。     

胡萝卜片微波-热风滚动床干燥物料特性研究

为了改善微波干燥果蔬的物料特性,通过搭建的微波-热风滚动床干燥(Microwave-hot-airflow rolling drying,MARD)试验台,研究了胡萝卜片在MARD不同干燥阶段的热像变化,通过低场核磁共振分析与成像(Low-field nuclear magnetic resonance analysis and imaging,NMR/MRI)研究了胡萝卜片在MARD不同干燥阶段水分状态和水分分布,试验还测得在对应干燥阶段胡萝卜片介电常数ε'和介电损耗因子ε″的变化规律。通过分析物料的脱水过程和干燥品质发现,MARD过程干燥速度逐渐降低,物料温度分布均匀,随着干燥进行温度稳定在设定范围; NMR波谱下的水分信号量逐渐降低且主峰向左移,水分的活跃程度降低; MRI信号显示,MARD干燥过程中水分分布均匀;随着MARD进行,物料介电常数ε'和介电损耗因子ε″显著降低,边缘部位介电损耗比心部低,随着干燥的进行,这种差别逐渐减小,说明由介电特性差异导致的微波干燥不均的影响在MARD过程中减弱。     

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。     

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。     

真空带式、真空冷冻及热风干燥香蕉浆的比较

以香蕉为原料,比较真空带式、真空冷冻及热风3种方式干燥香蕉浆的效果。结果表明:真空冷冻干燥物料中的大部分水分在升华阶段去除,热风干燥初期水分含量迅速下降,真空带式干燥物料水分随时间延长呈比较均匀的下降。真空冷冻干燥、真空带式干燥的产品品质优于热风干燥。真空冷冻及真空带式干燥产品的截面、表面和底面孔洞结构都有较大区别。     

含水果颗粒液态食品物料通电加热速度与温度场

对含水果颗粒液态食品物料在通电加热装置中的加热速度与温度场进行了试验研究。影响加热速度的主要因素是食品物料的电导率(电解质浓度)和pH值；产生非均匀温度场的主要原因为固液物料的电导率差异、加热装置管壁和入料口的散热及电极板附近局部过热等。同时总结出不同食品物料的温度变化规律及加热速度与温度场之间的关系。     

基于BP神经网络的玉米果穗烘干装置参数优化

以物料的水分质量、物料的总质量、物料中的干物质质量和干燥作业时间为自变量,干燥有效度、干燥均匀度、水分比率为响应值,建立烘干工艺参数的神经网络数学模型。用MATLAB优化工具箱对该模型进行优化,求得干燥装置各因素之间的最佳组合,并应用遗传算法对优化结果进行验证。优化结果表明:应用MATLAB优化工具箱对该模型进行优化后,干燥有效度提高了0.97%～1.70%,所求得的烘干过程各因素之间最佳组合与试验优化结果拟合度高,能够准确地预测玉米果穗烘干装置的工作参数与作业性能。     

基于液气射流的负压蒸汽加热系统设计与试验

针对当前100 ℃以下的低温加热工艺在农业、化工、食品加工业中存在加热效率低、温度难以精确维持、自动化程度低、设备成本高等问题，集成射流泵抽空技术、PLC控制技术、控温调压技术，设计开发一种基于液气射流的负压蒸汽加热系统。该系统由智能控制系统、液气射流真空循环系统、降温调压系统和循环水调节系统组成，通过液气射流泵抽空提供蒸汽负压环境，结合减温减压装置和PLC智能控制系统对负压蒸汽进行控制，实现负压蒸汽对物料的精准自动化加热。详细阐述负压蒸汽加热系统的工作原理，确定关键部件射流泵设计结构和相关参数，并对其进行流体数值模拟的相关验证，模拟结果与实际误差在10%以内，表明射流泵设计合理可靠性高。对系统的加热性能进行试验，结果表明：基于液气射流的负压蒸汽加热系统可以精确控制蒸汽温度进行加热，同时加热温度曲线平缓，快速升温阶段真空度上下浮动0.003 MPa，平衡阶段真空度上下浮动0.002 MPa，加热温度浮动也在±1 ℃，更好地适应不同物料的加热温度，在加热效率方面优于水浴加热约2倍。该研究可解决传统水浴加热显热加热不均匀、控制精度差、加热过程缓慢、生产能力较低等问题，为农产品、化工产品深加工的加热方式、系统及装置提供新的思路与参考。     

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。     

微波水分测量仪的设

简述了微波干燥法测量物料含水率的原理,进行了微波水分测量仪的整体设计,设计了微波干燥装置、高精度质量传感器及调理电路,同时进行了仪器单片机控制电路的软硬件设计,并制作了仪器实体.从试验结果可以看出,微波水分测量仪对物料含水率的测量时间为4min左右,测量误差小于0.05%.与常规微波衰减法含水率测量仪相比,采用微波干燥法测量物料含水率具有速度快、精度高的优点.     

红外联合热风干燥装置设计与性能验证

为探究辐射与对流在联合干燥过程中的匹配机理，了解红外与热风之间的影响机制，需要搭建精准调控介质温湿度、风速和辐射温度的红外联合热风干燥试验平台。选择碳晶涂层式加热板、超声波加湿器、离心风机、四线式轴流风机等硬件进行设计、组装样机，并选取白萝卜片和猕猴桃片作为两种质地均匀和不均匀的代表物料验证该机均匀性效果。该装置由控制系统、加热腔室、料盘料架、气流分配室、加湿装置等组成。控制系统以触摸屏为主机，与各从机进行串口通讯，实现人机交互、逻辑运算、数据存储等功能。技术参数具体为热风风速调节范围0～3m/s，辐射温度及热风温度调节范围为常温至120℃，相对湿度调节范围为30%～60%，误差均在3%以内。气流分配室仿真结果表明采用稳压腔和高、低转速轴流风机结合的方式有效改善沿管道轴线方向风速高、周围低的问题。优化后均匀性验证试验结果表明速度偏差比最大可达5.9%，速度不均匀系数为4.6%。验证试验结果表明，红外联合热风干燥不同区域物料的干燥特性曲线和中心温度上升曲线基本接近，满足干燥装备均匀性良好的要求。