基于偏移活化能理论研究干燥热湿传递特性

根据非平衡热力学理论和偏移活化能理论,建立了描述多孔介质对流干燥内部传热传质过程的数学模型,并对其进行分析求解。该模型充分考虑了传热与传质之间的相互耦合,计算结果与实验数据吻合较好,能准确预测干燥过程中马铃薯的含湿量变化。研究表明,偏移活化能方法能有效地探索干燥机理和研究物料工业干燥特性,为干燥动力学的研究确定优化方案提供理论基础与技术依据。     

刨花对撞流干燥的理论分析与实验研究

对撞流干燥技术就是利用两股或两股以上的气流相互对撞所产生的高湍流流场,大大提高物料与气流间的传热传质系数和使物料在对撞面附近往复振荡实现较长停留时间,实现对撞流的高效快速干燥.该文以垂直倾斜半环多级组合对撞流干燥系统为研究对象,通过对木质纤维进行初含水率、气流流量、气流温度和带载率等系统参数的实验研究,探讨木材刨花的对撞流干燥特性.并且用对撞流干燥技术对木材刨花品质的影响从微观和宏观两个角度进行了分析,表明该干燥过程对原料的品质无不良影响.     

切片土豆干燥中传热过程模拟与分析

提出了切片土豆内部传热模型,内部传质模型,进行了土豆干燥时传热过程的模拟,并作了实验验证.结果表明：模拟值和实测值十分接近,最大相对偏差小于1.8％;因此用该模拟土豆片干燥中传热过程是可行的.模拟结果还显示：物料内各处温度变化不同;在整个干燥过程中,各层的温度梯度随干燥时间先变大,随后逐渐变小,到干燥后期,各层温度趋于一致.     

木材过热蒸汽干燥的应用潜力及前景

为了提高木材干燥质量及生产效率,对过热蒸汽在干燥中的应用和理论研究进行了综合评述。将其他行业过热蒸汽干燥的研究成果进行归纳,结合木材干燥的特点,探讨木材过热蒸汽干燥的应用潜力。文中分析了过热蒸汽干燥工艺对被干燥材料的干燥速率、干燥质量、物理力学性能及微观构造的影响;对过热蒸汽干燥过程中的传热传质规律以及建立的过热蒸汽干燥数学模型进行了阐述和分析,为更好地建立和完善木材过热蒸汽干燥数学模型及干燥工艺奠定基础;最后对木材过热蒸汽干燥工艺的制定和研究提出了建议,并对完善过热蒸汽干燥机理研究以及传热传质理论进行了展望。      

湖北麦冬红外干燥特性与干燥模型

为探讨物料在红外干燥过程中的水分变化规律,以湖北麦冬为干燥原料,进行薄层干燥特性及模型研究,并以Fick定律、Arrhenius方程为依据,计算湖北麦冬在传热传质过程中的水分扩散系数和干燥活化能。结果表明,湖北麦冬的切片厚度及干燥温度对其红外干燥特性有明显影响,切片越薄,温度越高,湖北麦冬的干燥速率越快;Page模型预测值与实测值比较吻合,可用来描述湖北麦冬干燥动力学过程;在不同切片厚度和干燥温度下,有效水分扩散系数在(0.10~1.64)×10~(-10)m~2/s范围内基本上随干燥温度和切片厚度的增加而增大;麦冬切片厚度为1、2、3、4 mm的干燥活化能分别为32.88、32.12、32.49、37.09 kJ/mol。     

木纤维脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟

通过对脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟的研究,采用欧拉-拉格朗日模型和计算流体力学软件Fluent对脉冲-旋流气流干燥机内部的气固两相流场进行了三维模拟,揭示脉冲-旋流气流干燥木质纤维的机理和传热传质特性。结果表明,加载物料后的气流速度变化明显,并且物料与气流速度有2 m/s左右的速度差,有利于传热传质。气流速度越大,物料停留时间越短。进料速度的增加会在旋流干燥器底部形成一个回流区,易造成物料的返流,并增加了物料在干燥机停留时间。通过对计算出的温度、速度、时间的曲线与实测值进行对比,二者最大相对误差小于10%,验证了fluent气固两相流模拟方法建立的脉冲-旋流气流干燥过程的数学模型是有效的。     

管式气流干燥系统应用于淀粉干燥的数值模拟研究

淀粉干燥是淀粉生产过程中的一个关键工序,弄清干燥过程中湿物料的传热传质过程对生产效率的提高至关重要,现选用管式气流干燥器作为淀粉物料的干燥设备,对其中的U形等径干燥管进行研究,用Flu-ent软件对干燥管内的气固两相流动进行了数值模拟,通过对管内气固两相流中各流场的分析,阐述了干燥过程中湿物料的传热传质过程及机理,并探讨了各参数对管内气固两相间传热效果的影响。     

棉花秸秆干燥特性的高温综合热分析

通过对棉花秸秆干燥特性的高温综合热分析,研究了不同初含湿量的棉秆试样在不同温度条件下的定温干燥特性。结果表明:棉秆试样的干燥过程均具有预热、恒速和降速段等3段式干燥特征,且棉秆试样中所含的水分大多在预热阶段和恒速干燥阶段被脱除,干燥温度低于100℃时温度变化对棉秆试样干燥速率影响较大,而高温干燥阶段温度变化的影响明显减弱。     

白蜡木干缩和湿胀性能的研究

白蜡木是一种坚硬有弹性的木材,可应用于制作家具、工具柄、运动器材等.本研究采用干燥及吸湿的方法对其干缩和湿胀性能进行分析,初步探讨了这种木材在3个方向的尺寸及体积上随着木材含水率的变化而变化的特性,并且将这个特性与其他树种进行比较.结果表明,白蜡树的基本密度是0.73 g.cm-3,其干缩和湿胀性表现为:弦向>径向>纵向,当白蜡树木材的含水率小于FSP时,其干缩和湿胀性能非常明显,而当其含水率大于FSP时,其干缩和湿胀性趋于0.当木材含水率小于FSP时,在相同的含水率下,白蜡树木材比白松有更大的干缩和湿胀性.     

木材年轮间细胞尺寸数学关系的建模理论

在总结国内外木材年轮细胞几何尺寸计算理论的基础上,研究木材年轮间相关参数与细胞断面形状数学关系的基础理论。通过细胞模型的几何尺寸定量计算细胞与年轮的相关参数,定性地解释木材生长变化的年轮间细胞变化的几何特征。由于绝大多数木材年轮的相关参数随细胞壁尺寸变化而改变,在微观观察年轮间的细胞几何尺寸变化可以定量地描述木材材性的变化。在宏观分析同一树种年轮的不同变化时,采用细胞尺寸差异比较,根据细胞模型形状计算出各树种和材种间尺寸和密度的不同,根据细胞密度显著的变化从微观解释木材强度的变化,将使我们从微观理论的高度来认识木材宏观性质的变化,为木材年轮细胞描述理论开创新的研究领域。     

影响刨花对流干燥的因素分析

该文通过对刨花干燥过程中影响因素的研究,以期为刨花干燥工艺的优化设计和过程控制提供理论依据.研究表明,随着气流温度的升高,刨花平均干燥速率增大,单位能耗也相应增加;随着气流速度的提高,刨花平均干燥速率增大,单位能耗逐渐降低;随着刨花初含水率的升高,刨花平均干燥速率加大,单位能耗增加;随着装载量的增大,刨花平均干燥速率大幅减小,单位能耗基本不变,总能耗急剧增加;转筒的运动影响了刨花的干燥,其自转可提高平均干燥速率.实际生产中应根据产量和生产成本,选择合适的干燥条件进行生产.     

微波干燥过程中木材内部水分移动机理初探

该文通过测定木材微波干燥过程中内部的温度、压力和分层含水率,着重研究了在微波干燥过程中木材内部温度、水蒸气压力和水分分布状态与变化情况.通过对其相互关系的理论分析,得出了以下研究结果:在微波干燥过程中,木材内的温度分布比较均匀,但在干燥的后期,木材内温度分布的不均匀性有加大的趋势;随着干燥的进行,木材内部含水率梯度逐渐减小,含水率分布更加均匀;在木材干燥的初期,木材表面有水分“积聚”现象;在功率1000W条件下,测定规格300mm×100mm×60mm试材内部压力,纤维长度方向木材内部最大压差为20.1kPa,厚度方向木材内部最大压差为17.9kPa,表明木材微波干燥过程中在厚度和长度方向分别存在明显的蒸汽压力梯度.     

高温高压蒸汽干燥过程中木材的收缩应力特征

该研究利用新开发的耐热、耐压应力传感器，采用夹具束缚试件在干燥过程中的收缩变形，考察了高温高压蒸汽条件下，伴随试件干燥过程的收缩应力发生、发展特征及粘弹性特性，旨在为探索减少木材干燥缺陷和内部残留应力的高温快速干燥工艺条件提供理论基础和科学依据.该文着重探讨了100℃以上的高温高压过热蒸汽条件下，试件从饱水到全干状态或明显开裂为止，收缩应力的连续测定方法，并对其径向和弦向收缩应力的发生发展特征进行了初步探讨.研究结果表明，在高温热处理(相对湿度为0)过程中，径向的收缩应力相当大，约为弦向的2倍；而在其他相对湿度条件下，情况却相反，相对湿度60%、80%条件下，弦向的收缩应力反而变得比径向大.试件在180℃的高温高压过热蒸汽干燥过程中，随着相对湿度的增加，收缩应力明显下降，应力得到有效抑制.即使在相对湿度100%的高温条件下干燥，木材仍然存在收缩应力.      

微波干燥过程中木材内蒸汽压力与温度的变化特性

该研究利用T型聚四氟乙烯连接装置将温度传感器和压力传感器与被干材内部的待测点相连,实现了微波干燥过程中对木材内部同一点温度、蒸汽压力的同步测定.主要分析了木材内温度、蒸汽压力在微波场中的变化特性及其相互关系,并对温度、蒸汽压力的变化与微波干燥中出现的内裂、炭化等干燥缺陷的相关性进行了初步探讨.研究结果表明, 木材在微波干燥过程中,温度的变化大致分为3个阶段:快速升温段,恒温段和后期升温段;微波辐射功率增高,升温速度加快,恒温段温度提高,恒温段时间缩短;微波辐射功率提高,木材内部蒸汽压力上升速度相应加快,压力峰值也相应变大,最大压力值保持的时间变短.压力上升速度伴随着温升速度的加快而加快,当温度升高到恒温段时,压力也同时达到最大值.内裂通常出现在木材干燥恒温段初期,主要由于高含水率木材内部过高的蒸汽压力造成;炭化通常出现在木材干燥后期,主要由于低含水率木材高温点的介电特性造成.      

二氧化硅/木材复合材料的应力松弛

为弄清二氧化硅/木材复合材料中二氧化硅与木材的结合方式及粘弹性等性质,通过应力松弛方法研究该复合材料的应力松弛特性。结果表明:二氧化硅/木材复合材料的应力松弛量比未处理材小,并且随着增重率的增加,应力松弛量减小。加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料的应力松弛量比直接溶胶-凝胶法制备的小,表明加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料,二氧化硅无机体与木材有更多的结合,内部结合力更大。二氧化硅/木材复合材料的应力松弛过程中的表观活化能(ΔE)比未处理材大,并且随着增重率的增加,表观活化能增加。未处理材ΔE为19.50 kJ/mol,直接溶胶-凝胶法制备的增重率为12.63%、28.00%、90.29%的二氧化硅/木材复合材料的ΔE分别为22.95、25.31、29.06 kJ/mol;而加硅烷偶联剂法制备的增重率为8.08%、20.69%、89.27%的二氧化硅/木材复合材料的ΔE分别为23.21、26.01、29.82 kJ/mol。表明二氧化硅/木材复合材料在应力松弛过程中需要克服的能量增加。随着增重率增加,热力学量活化焓增大。      

木材含水率分级干燥及其节能分析

木材干燥是木材加工生产中不可缺少的一道重要工序,也是耗能最大的工序。现在能源短缺,燃料价格上涨,节省能源尤其重要。加强对木材干燥过程节能减排降耗的研究,寻求高效环保的节能技术是目前国内外学者广泛关注的课题之一。在分析木材干燥能耗的基础上,从3个方面探讨了木材含水率分级干燥的必要性:1)生材含水率不同导致每一块板材的干燥特性不同;2)与水分移动有关的木材性质（物理力学性质等）的差异;3)木材中各种状态水分的干燥能耗。进而对木材含水率分级干燥过程进行了分析,提出了木材含水率分级干燥的概念,并对分级干燥理论进行了分析。探究了含水率分级干燥对木材干燥质量、干燥效率和干燥过程节能减排的影响,采用含水率分级技术实现木材的精细干燥,可以达到缩短干燥周期,降低能耗,提高干燥质量的目的。最后,提出应根据干燥材的用途要求,在节能经济的基础上,制定合适的含水率分级标准的应用设想。     

核桃气体射流冲击干燥特性及干燥模型

目的】研究不同条件对核桃气体射流冲击干燥的影响,提高核桃干制品质、缩短干燥时间,得到干燥所需活化能并筛选出最适干燥模型。【方法】采用热管和自制气体射流冲击节能干燥技术相结合的方法,利用9组试验,探讨了不同射流风温（40、50和60℃）、介质风速（11、12和13 m·s^-1）对物料干燥特性、有效水分扩散系数和活化能的影响,同时通过数据统计对5个干燥模型的拟合筛选,建立5个干燥动力学模型,分别为Page模型、Modified Page模型、Logarithmic模型、Herdenson and Pabis模型和Lemus模型,利用DPS软件对数据进行处理,拟合后得到最终的普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结果】与大多数食品物料的气体射流冲击干燥试验类似,核桃的气体射流冲击干燥主要属于降速干燥,没有恒速干燥阶段。风温对核桃气体射流冲击干燥的各个阶段影响均较大,风温越高,水分比下降越快,干燥速率越高。风速对干燥时长几乎无影响,但对于表面水分汽化阶段的速率具有一定影响,能够在这一阶段使干燥速率加快,对内部水分转移阶段的干燥速率几乎无影响。利用这一特点可以采用不同时段改变风温风速的方法,既缩短干燥时长又达到节能目的。总体来说对缩短干燥时间的影响顺序为：风温＞风速。核桃气体射流冲击干燥的有效扩散系数随风温升高而增加,风速对其几乎无影响,通过费克第二定律求出了干燥过程中核桃的有效水分扩散系数,其值为0.9674×10^-11-2.2231×10^-11m²·s^-1,由于其具有外壳等结构,所以比一般的食品物料的有效水分扩散系数低1-3个数量级。活化能随风速增大而增加,最低的活化能为27.644 kJ·mol^-1。5个模型均具有较高的拟合度,能较好地对核桃气体射流冲击干燥进行描述,其中Modified Page模型有最大的确定系数R²、最小卡方值（χ²）和均方根误差（RMSE）。以Modified Page模型,通过DPS软件进行回归,建立了在风温为40-60℃,风速为11-13 m·s^-1条件下核桃物料气体射流冲击干燥普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结论】射流风温与介质风速对核桃气体射流冲击干燥曲线、干燥速率曲线、有效水分扩散系数和活化能均有影响。根据在不同条件下得到的拟合值与试验组测定的观察值进行拟合比较,以风温为50℃、介质风速为13 m·s^-1时干燥最佳。Modified Page模型与Page模型均适合描述在风温为40-60℃,风速为11-13 m·s^-1条件下的核桃气体射流冲击干燥。而Modified Page模型拟合程度更高,是核桃气体射流冲击干燥最优模型。     

木材的微波干燥特性

本文从木材微波干燥RC模型导出微波干燥介电吸收功率,用光谱学观点从微观探讨干燥机理,计算温度分布,分析微波干燥中存在问题,并提出解决措施。     

蒸汽喷射式热泵木材干燥供热系统

在木材加工企业,木材干燥所消耗的热量占整个企业总能耗的70%左右.因此在木材干燥过程中进行节能,其意义十分重大.将蒸汽喷射式热泵技术应用于木材干燥,可以降低木材干燥的能耗,提高干燥质量和经济效益;蒸汽喷射式热泵以水蒸汽为工质,冷凝温度可以较高,适用于各种木材在不同的温度下的干燥以及高温干燥.它兼有蒸汽干燥适应性广和除湿干燥节能的优点,避免了除湿干燥不能喷蒸、干燥温度低的缺点.