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。     

基于碳纤维红外板加热的干燥装备设计与试验

为探索基于碳纤维红外板加热的真空脉动干燥特性，该文将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合，设计了基于碳纤维红外板的真空脉动干燥装备。该装备由干燥室、真空系统、单层干燥单元、控制系统组成。为便于分析，将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压保持阶段。设计了基于MODBUS协议的控制系统，以触摸屏为主机，单片机为从机，组成控制器网络。基于干燥室内真空度的监测，采用时序控制，实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测，结合物料内部温度的反馈，实现对干燥温度的有效调控。并以20 mm×20 mm×5 mm的苹果块为试验原料进行试验验证。结果表明：1）该干燥装备设计方案和控制方案可靠，可实现“真空—常压”的连续脉动，并有效干燥物料；2）碳纤维红外板功率1.1 kW/m2，发热面距离料盘上表面3 cm情况下，干燥效果较佳；3）当碳纤维红外板表面温度为65℃时，在真空保持阶段，苹果块内部温度约为31℃，常压阶段，会迅速上升到约37℃。干燥后期，碳纤维红外板表面温度有波动下降趋势，适当降低其温度有助于干燥进行。相比红外热风干燥，苹果块干燥时间缩短30%；4）两种干燥方式下干燥的苹果块色泽存在明显差异，真空脉动红外干燥较优。该文研究的干燥装备和研究结果可应用于苹果块等果蔬物料的干燥，并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。     

基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验

针对现有射频干燥系统存在装料量大时射频加热不均匀、干燥过程无法实时称重等问题,该文设计了一种热风对流加热装置、装料装置和称量装置。热风对流加热装置主要由热源供给系统、风温风速控制系统和气流分配室组成;装料装置由特制的多层料盘组成;称量装置由称量传感器、称量托盘和支柱等组成。采用计算流体力学软件对气流分配室进行模拟,结果显示改变气流分配室为喇叭口形状及增加分流圆柱体后,条形出风口处风速均匀性提高,其速度偏差比从31%降为10.5%,速度不均匀系数从19%降为7.6%。以玉米种子为例进行了优化后的性能验证试验,结果表明:热风对流加热装置可以提供均匀的温度和风速;自动称量装置能够实时监测物料的质量,其最大量程为24 kg,分层后的薄层物料最大处理量为18 kg,偏差范围为1~5 g;在热风和射频合适的匹配参数下,采用射频干燥结合热风对流技术,以及分层装料的方法,可解决射频干燥大装载量玉米种子产生的热偏移问题和边角效应问题,进而提高射频加热均匀性。该研究避免了干燥过程中外界温湿度的影响,减少了10%的干燥时间,为改善射频加热均匀性提供了参考。     

基于干燥均匀性的真空脉动干燥加热控制技术

为解决真空脉动干燥中加热板差异和气流扰动引起的物料干燥不均匀问题,设计了基于过零触发控制的加热板辐射强度控制硬件电路,将PID控制理论和离群点检测方法相结合,提出了加热板温度离群点优化积分分离PID控制策略,以含水率均匀一致的面片作为试验原料,以干燥均匀度为考核指标,对控制系统的控制效果进行试验验证。试验结果表明:该控制系统可以有效缩小不同加热板间的辐射强度差异,平均温度控制精度±0. 8℃,初始阶段调节时间120 s,在受到气流扰动干扰后能够迅速恢复;在干燥均匀性方面,离群点优化PID控制优于独立PID控制和整体PID控制,可以减小气流扰动对干燥整体均匀性的影响,面片干燥均匀度由90%左右提高到95%以上。     

便携式奶牛信息管理终端的研究

对奶牛精细化养殖过程中的信息技术尤其是便携式(移动式)奶牛信息管理终端的研究与设计状况进行了综述。     

苜蓿气体射流冲击联合常温通风干燥装备设计及试验

针对苜蓿干燥存在的处理量小、耗能高、叶片损失率高的问题,该文将紫花苜蓿的干燥过程分为高温和常温两个干燥段,设计了气体射流冲击联合常温通风干燥装备,包括基于狭缝型气体射流冲击管的气体射流冲带式干燥机和基于环境条件自动控制的常温通风箱式干燥机。利用计算流体动力学软件Fluent对狭缝型气流冲击管内部的流场进行数值模拟。结果显示增设扰流板可以改善狭缝型气体射流冲击管喷嘴出口气流速度分布的均匀性,速度变异系数由不设扰流板情况下的51.1%降为7.7%;利用单片机控制系统进行信息采集并控制通风的进行,解决夜间物料吸湿回潮、发热的问题。以紫花苜蓿作为原料对干燥装备的性能进行试验验证,结果表明:气体射流冲击联合常温通风干燥的苜蓿具有批次处理量大(150 kg/h)、叶片损失率小(干草的叶片损失率为1.5%)、能耗低(单位去水能耗3 408 k J/kg)的优点。研究结果为低能耗、低叶片损失率的苜蓿干燥技术与装备提供参考。