脉动燃烧干燥技术研究进展

脉动燃烧干燥是一种新型、高效干燥技术,是利用脉动燃烧产生的高温、高速振荡气流对物料进行干燥的。该文介绍了已开发应用的脉动燃烧干燥器类型;从能耗、干燥速率、对物料的适应性及干后物料品质等方面对脉动燃烧干燥与传统干燥过程进行了比较;概述了脉动燃烧干燥的优点,指出了研究中的不足和今后研究方向。     

日光温室冷凝除湿系统用蒸发器强化传热数值分析

为提高日光温室冷凝除湿系统中蒸发器的综合换热性能,将三角翼型涡发生器强化传热技术引入到蒸发器中。该文针对平直肋片管翅式蒸发器和加装三角翼型涡发生器肋片管翅式蒸发器的热质传递与阻力性能,建立了这2种蒸发器的三维传热模型,运用平均努塞尔数、阻力系数、析湿量、肋片效率及强化传热因子等评价参数,对不同除湿工况下2种蒸发器的传热传质及阻力特性进行了对比分析。结果表明,涡发生器下游的空气通道两侧肋片表面凝结液主要分布于纵向涡流边界以外,边界形状分别呈条带状和椭球状;涡发生器降低凝结液尺寸和脱落直径的同时使蒸发器的析湿量平均增长了50.79%,增强了蒸发器排液能力和除湿能力;涡发生器使蒸发器肋片效率平均提高了2.00%,并将蒸发器空气侧平均努塞尔数平均提升了25.45%,强化传热因子平均提升了9.61%,但阻力系数平均增长了51.70%;在空气相对湿度高于70%的除湿工况下,蒸发器的入口空气流速推荐值取2 m/s。该研究可为日光温室冷凝除湿系统蒸发器的结构优化设计提供参考。     

混合板换热器板片结构对流道内触点分布及流动换热性能的影响

混合板式换热器作为余热利用系统中高效节能设备,其换热性能对系统效率及稳定性有重要影响。该研究基于RNG k-ε湍流模型,对M型和H型板式换热器流道内流动及传热过程展开数值模拟,研究板片结构对板间触点分布的影响,及雷诺数Re和板片组合对横向流道内流动及换热特性的影响规律。结果表明：M型板间触点呈“方格”, H型呈“菱形”,且H型流流体速度较大、温度场分布较均匀。随Re数增大,压降△P及平均努塞尔数$ \overline {Nu} $均增大;Re数较低时,H型的$ \overline {Nu} $明显提高,且△P增幅较小;而高Re数（Re=6 000）时,与M型相比,H型的$ \overline {Nu} $增幅仅为△P的25%左右。随波纹间距s减小,触点数明显增多,△P和$ \overline {Nu} $均增大;s=12～16mm较合适。研究结果为混合板式换热器的设计及优化提供理论依据。     

电子设备封闭腔内自然对流冷却效果数值分析

为了研究安装于封闭空间内的电子设备散热元件属性及空间位置对腔内自然对流传热特性的影响,该文采用FLUENT14.5软件中的RNGk-ε湍流模型对流体为空气、高宽比为1的封闭腔内温度场、流场、壁面传热能力进行了数值分析。结果表明:在热壁面1/3高度处布置1个导热翅片时热壁面的平均Nu数比相同位置布置绝热翅片时提高了9.67%;在热壁面1/3高度处、冷壁面2/3高度处同时各布置1个导热翅片时热壁面平均Nu数可取得双翅片工况的最大值39.94,比单翅片的最优工况平均Nu数提高了14.34%。本文研究结果对于改善工农业工程中电子元器件的自然对流冷却效果、优化散热元器件的空间布置具有一定的理论指导意义。     

换热设备螺旋和直细通道内扇形凹穴对流体流动和传热的影响

为探究结构表面(如凹穴)对换热设备螺旋和直细通道内流体流动和传热影响的差异,在这2种通道的两侧面加入扇形凹穴,并采用数值方法研究其在不同雷诺数下流动、传热、熵产以及综合性能的影响。结果表明:凹穴对螺旋细通道内流体的流动影响明显,摩阻系数最大提高23%,而对传热和综合性能几乎没有影响;低雷诺数时凹穴对直细通道内流体的流动、传热和综合性能的影响不明显,而高雷诺数时影响显著,摩阻系数和努塞尔数最大分别提高50%和45%,最大传热强化因子达1.27;凹穴可减少螺旋和直细通道内流体流动和传热过程的熵产,但在高雷诺数时才比较明显地减少,且对直细通道的影响大于螺旋细通道,熵产增大数的最小值分别为0.34和0.73。研究结果可为微细通道换热设备的性能改善提供参考。     

基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验

为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性,并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型,并利用试验数据对模型的可靠性进行验证。该研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解。结果表明：1）与热风干燥相比,红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了46.43%和41.07%的干燥时间,且仿真结果与实测值吻合较好;2）温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热,干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了11.33%和5.59%;3）模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响,其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布,并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降;4）将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比,给出了关于分段组合干燥研究方向的见解,并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望。该研究建立并验证了红枣片3种干燥方式下...     

发酵柑桔皮渣流化干燥传热传质分析

为了开发高效合理的柑桔皮渣发酵—干燥成套设备,需要进行发酵柑桔皮渣的干燥机理分析、传热传质的研究。该文采用流化干燥方法对发酵柑桔皮渣的干燥进行试验研究,建立了小型的流化床干燥试验台,分析了风速、颗粒粒径、初始含水率等对发酵柑桔皮渣流化干燥过程中传热传质的影响。试验表明：流化床的传热传质性能与流体的物理性质、操作参数、颗粒本身的物理性质以及流化床的特性密切相关。试验结果表明,传热系数沿流化床床高增加而减小,在床高4～6 cm之间,传热系数减小的幅度较大;在风速、颗粒粒径、初始含水率3个影响因素中,风速对传热系数的影响最大,当风速从2.06 m/s增大到2.75 m/s时,床高2～4 cm区域的平均局部传热系数增大了近92%。根据试验结果建立了传热传质数学模型并获得了传热无因次准则方程式,为强化传热传质以提高干燥效果提供了理论依据。     

青花椒真空脉动干燥特性及干燥品质工艺优化

为提升青花椒的干燥品质,减少其色泽褐变和风味物质流失等问题,该研究采用真空脉动干燥技术加工青花椒,并以热风干燥试验为对照组,研究了不同干燥温度、真空保持时间和常压保持时间对青花椒干燥特性及其品质的影响。在单因素试验基础上进行Box-Behnken中心组合试验设计,以青花椒的平均干燥速率、挥发油、酰胺含量、色差、开口率5个指标进行响应面优化分析。试验结果表明,Weibull模型可精确拟合青花椒真空脉动干燥曲线(R~20.99)。干燥温度升高可在一定程度上提高青花椒的干燥效率和开口率,减少褐变和挥发油损失,同时酰胺类含量随干燥温度上升而有所下降。根据响应面试验结果,各因素对青花椒干燥综合评分的影响效果由大到小顺序为:干燥温度、真空保持时间、常压保持时间。优化的工艺参数为真空脉动干燥温度61.4℃、真空保持时间5 min、常压保持时间5 min,综合评分值达8.06,验证试验结果偏差仅为2.6%。研究结果为青花椒真空脉动干燥应用提供参考。     

脉动流化床的空气动力学特性与干燥特性

对小麦、大豆、豌豆种籽进行了一系列干燥试验,通过试验结果对脉动流化床干燥的空气动力学特性和干燥特性进行了分析。提出了干燥速率与干燥介质温度、气流表观速度、床层静止高度、气流脉动频率以及气流分布板开孔率之间的关系,同时也得出了床层压降与床层静止高度的关系。     

荷花粉真空脉动干燥特性和干燥品质

为了缩短花粉的干燥时间,保证干燥品质,将真空脉动干燥技术应用于干燥新鲜荷花粉,研究了真空保持时间(15、12、9、6和3 min)、干燥温度(45、50、55、60和65℃)对干燥动力学、水分有效扩散系数、干燥活化能的影响,并运用Weibull分布函数模拟了花粉真空脉动干燥特性曲线;此外还研究了真空保持时间、干燥温度对花粉蛋白质含量以及微观结构的影响,并对干燥前后的花粉进行了色差分析。试验结果表明:Weibull分布函数能够很好地描述花粉的真空脉动干燥过程,结合尺度参数、形状参数计算出花粉真空脉动干燥水分有效扩散系数在2.154 2×10-11~6.254 3×10-11 m2/s之间;干燥活化能为20.88 k J/mol,表明新鲜荷花粉干燥每脱除1 kg水所需要的启动能量为1 160.00 k J;试验参数范围内,随着真空保持时间的减少,干燥后花粉蛋白质质量分数呈现先增加后减少的趋势;当干燥温度为45℃,真空常压脉动比为12 min:3 min时花粉蛋白质质量分数最高,为18.43%;扫描电镜结果显示,随着干燥温度的升高,花粉颗粒间致密程度降低,形成孔隙结构,这有助于干燥中水分的扩散迁移,花粉颗粒微观结构的完整性随着干燥温度的升高而降低;干燥前后花粉未发生色泽劣变。荷花粉真空脉动干燥的较佳参数为真空常压脉动比为12 min:3 min,干燥温度为45℃。研究结果为花粉真空脉动干燥技术的应用提供了理论依据和技术支持。     

新型混流式粮食干燥机的应用

针对中国油菜籽干燥缺乏有效机型的现状,成功研制了新型混流式粮食干燥机。该机型采用了缓苏换向、脉冲气动排粮、干燥段与缓苏段比例快速可调等多种新型结构。试验表明,该机型干燥油菜籽的技术经济指标均优于现有国家标准的规定值;通过将干燥段与缓苏段比例的快速调整,该机型亦可适用于水稻的干燥,且技术经济指标均优于现有国家标准的规定值,实现了一机多用。     

油菜籽流化床恒速干燥传热传质特性及模型研究

在油菜籽干燥过程中,干燥工艺(热空气温度、速度和油菜籽初始含水率)主要影响着恒速干燥阶段的传热、传质系数,为此该文基于恒速干燥阶段,借助流化床干燥试验装置,试验分析了油菜籽初始含水率、热空气温度、热空气流速对油菜籽流化床干燥对流传热、传质系数的影响,结果表明:各影响因素的敏感性主次顺序为油菜籽初始含水率热空气温度热空气流速,其中油菜籽初始含水率为29.72%的对流传热、传质系数约为含水率14.41%的1.9倍,2.25 m/s热空气流速的对流传热、传质系数约为1.75 m/s的1.2倍,65℃热空气温度的对流传热、传质系数分别约为45℃的1.2倍和1.4倍。为此,以对流传热、传质系数为性能指标,根据Box-Behnken试验设计原理,应用Design-Expert 8.0.6软件,建立了影响因子与性能指标的回归模型,通过验证发现对流传热、传质系数两个模型预测值与试验值的最大相对误差仅为4.83%和4.79%,表明该两个回归模型拟合度较好,可靠性较高。研究结果可为强化传热传质提高油菜籽流化床干燥效率提供理论依据,同时也为生产工艺条件选择和干燥设备设计提供理论支撑。     

脉动气流喷雾干燥的数值模拟

利用CFD模型对脉动气流喷雾干燥过程进行了数值模拟，得到了干燥过程中干燥室气体流场和颗粒运动轨迹、气体局部湿度和温度变化及不同初始直径颗粒在干燥室内干燥情况的详细信息， 解决了由于难以动态测量上述参数而不能清楚了解该干燥过程的难题。模拟结果表明脉动气流喷雾干燥具有干燥时间短，蒸发速度大等特点。     

种用油菜籽干燥的现状及发展趋势

摘 要：油菜籽是世界第三大植物油和第二大蛋白粉来源。油菜籽的干燥和储存工艺影响种子的生理特性和作物产量。该文在分析种用油菜籽干燥要求的基础上,对油菜籽干燥的应用现状、研究现状和设备开发现状进行了综述,在此基础上对种用油菜籽干燥的发展趋势进行了展望,指出：种用油菜籽干燥的研究工作应围绕干燥工艺对种子生理特性的影响、干燥过程传热传质特性、干燥过程控制和优化、CFD的应用和新型干燥技术的实验研究等方面开展;种用油菜籽干燥设备的开发应解决中小型油菜籽干燥机和小区作业干燥机的需求,并对油菜籽通用干燥设备进行参数和过程控制优化,以大幅改进其总体性能。     

气相温度脉动对非球形生物质颗粒焦炭燃烧的影响

将生物质颗粒与煤粉混合燃烧,可以有效地利用生物质能。生物质颗粒通常形状很不规则,有着较大的长径比,非球形特性较为明显。对于在燃烧室内运动与燃烧的生物质颗粒,气相湍流脉动是否会对非球形生物质颗粒的燃烧反应过程产生作用有待探讨。该文研究了气相温度脉动对热气流中非球形生物质颗粒瞬时焦炭燃烧的影响,给出了不同气相平均温度和颗粒长径比下生物质颗粒瞬时质量和瞬时焦炭燃烧速率随时间的变化。研究表明气相温度脉动对不同长径比的生物质颗粒的焦炭燃烧过程均有明显的影响,导致颗粒质量下降变快,焦炭燃尽时间变短。气相温度脉动幅度的增加进一步加快了不同长径比颗粒瞬时质量的下降。该文的研究揭示了气相温度的湍流脉动对非球形生物质颗粒瞬时焦炭燃烧过程的作用,这种作用并不会因为颗粒长径比的变化而发生改变。     

柴油机活塞二阶运动对内冷油腔机油振荡流动与传热的影响

柴油机活塞的二阶运动不仅影响活塞侧击力、摩擦磨损、机油耗和漏气量,而且还对活塞内冷油腔内机油的振荡流动与传热性能产生影响。在活塞动力学与运动学分析的基础上,结合活塞内冷油腔内的振荡传热性能模拟试验结果,采用计算流体力学仿真方法,建立了包含往复运动与二阶运动的计算流体力学仿真模型,研究了活塞二阶运动对内冷油腔内机油的振荡流动与传热性能的影响规律。研究结果发现,二阶运动的径向运动主要影响内冷油腔中机油的振荡流动,偏摆运动主要影响内冷油腔的瞬时换热性能。二阶运动使内冷油腔的瞬时充油率降低,循环平均降低4.6%。对油腔壁面的瞬时换热性能影响很大,最大的变化幅值为24.9%。对于整个换热过程,虽然充油率降低,但平均换热系数变化不大。因此,二阶运动对内冷油腔综合换热性能的影响可以忽略不计。该研究可为耐高温高强度铝合金活塞的设计提供理论和技术参考。     

开孔支管旋转导向管喷动床干燥油菜籽试验

为了改善旋转导向管喷动床环隙区的干燥性能,提出了附带支管的旋转导向管喷动床的新设计方案,采用油菜籽为原料,研究此新型喷动床的干燥性能。分别以单位质量水的热耗值、油菜籽的最高温度和干燥过程中油菜籽在喷动床柱体中的平均温度为试验指标,对支管式旋转导向管喷动床按L16(45)正交试验设计方法进行了风温、风量、导喷距及支管孔开放率4因素4水平的正交试验,得到以单位质量水热耗值为指标的最优干燥工艺为：风温130.0℃、标态风量为 58.0 m3/h、导喷距75.0 mm、开孔支管的孔开放率67%,最优工艺下单位质量水分热耗值为2736.8 kJ/kg,比不带支管的旋转导向管喷动床的最优值3941.4 kJ/kg低,说明支管的引入能够降低干燥热耗,可考虑用于放大柱锥形喷动床。     

大型稳态燃烧烟雾机燃烧模拟及尾气成分分析

为了提高大型稳态燃烧烟雾机的燃烧效果,减少CO、HC等有害气体产生,减少C颗粒的析出,提出了一种大型稳态燃烧烟雾机燃烧产物模拟的研究方法,用于大型稳态燃烧烟雾机的设计和改进。该方法将大型稳态燃烧烟雾机燃烧室简化为二维对称模型,采用Gambit软件建立几何形状及生成网格,用prePDF程序进行仿真计算,用FLUENT主程序湍流模型和非预混模型计算得出了燃烧产物的摩尔质量分数,用尾气检测仪对大型稳态燃烧烟雾机进行尾气化学成分测定试验研究,结果表明尾气成分HC、CO和NOX体积分数在燃烧室末端燃烧时受进气流量的影响均较大,但最终在排入大气前的喷管末端时各成分体积分数受进气流量的影响反而减小。这种数值模拟方法不仅可为燃料与空气配比及尾气生成提供分析方法,同时也为今后大型稳态燃烧烟雾机喷药口的热量混合及最佳雾粒的生成提供了基础。     

微波干燥黄桃内部质热传递过程的模型

在Ｆｉｃｋ扩散模型和传导模型基础上考虑热湿扩散、水分直接蒸发及内热源的影响，获得了微波干燥黄桃时内部质热传递模型。模型模拟采用显式有限差分求解，计算值与实测值基本吻合。