杏子的气体射流冲击干燥特性

为了提高杏子干制的品质、缩短干制时间,该文将气体射流冲击干燥技术应用于杏子干燥,研究了杏子在不同干燥温度（50、55、60和65℃）和风速（3、6、9和12 m/s）下的干燥曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能。试验结果表明：干燥温度和风速对杏子的干燥速率均有显著影响,但干燥温度对其的影响比风速更为突出;杏子的整个干燥过程属于降速干燥,通过费克第二定律求出了干燥过程中杏子的有效水分扩散系数,其值在8.346～13.846×10-10 m2/s的范围内随着干燥温度和风速的升高而增大;通过阿伦尼乌斯公式计算出了杏子干燥活化能为30.62 kJ/mol,表明利用气体射流冲击干燥技术从杏子中除去1 kg水需要消耗大约1 701 kJ的能量。该研究为气体射流冲击干燥技术应用于杏子的干燥提供了技术依据。     

气体射流冲击干燥无核紫葡萄及品质分析

采用气体射流冲击干燥技术设计的葡萄干燥试验装置,可实现温度自动控制,风速、热介质湿度的控制和数据采集与存储。利用该装置对无核紫葡萄干燥工艺和干燥品质进行研究,试验发现,气体射流冲击干燥无核紫葡萄存在预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段,随着风温和风速的提高,恒速段干燥速率明显增加,干燥时间缩短,而降速段干燥速率提高不明显。试验风温和风速范围内所得葡萄干理化成分差异不显著;试验还针对Vc降解进行了动力学分析。在试验装置的基础上,开发设计了中试设备并投产运行,其最佳工艺参数为风温65℃,风速20 m/s,耗时为29 h。制得葡萄干含水率（干基）17.1%,可溶性固形物77.8%,可滴定酸2.3%,Vc 6.74×10^-2 mg/g。     

基于含水率变化的气体射流冲击干燥过程温度自适应控制系统

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击距离为输入,物料真实质量为输出的含水率在线检测模型。进行了含水率在线检测模型验证试验。结果表明,该模型满足变温干燥工艺中含水率在线检测的精度要求,5组含水率在线检测模型验证试验的决定系数R²和均方根误差RMSE依次为0.9934和1.20%。该文设计了改进神经网络-PID（improved neural network-PID,INN-PID）控制器来实现变温干燥工艺中的温度控制。在MATLAB软件中以单位阶跃信号为输入对PID、神经网络-PID（neural network-PID,NN-PID）和INN-PID控制器的动态性能进行仿真。对3种控制器分别进行了50~55 ℃的干燥温度控制试验。结果表明,在仿真试验中,INN-PID控制器的控制稳定性和调节时间均显著优于另外两种控制器;干燥温度控制试验结果与仿真结果存在近似相同的规律,INN-PID控制器的峰值时间是208.00 s,调节时间是120.59 s,最大超调量是4.87 %,满足变温干燥过程中温度控制的要求。该研究在气体射流冲击干燥机中搭建了温度自适应控制系统,进行了基于含水率变化的温度自适应控制试验。结果表明,该系统可以对基于含水率变化的变温干燥工艺中的干燥温度进行快速且有效的调节。该研究对提高干燥设备的自动化水平以及开发新的变温干燥工艺具有重要意义,对其他领域的多信息融合检测和控制策略研究提供参考。     

板栗气体射流冲击干燥特性和工艺优化

为了解决板栗深加工中的干燥问题,将气体射流冲击干燥技术应用于板栗干燥,研究了板栗仁在不同风温（70、75、80和85℃）和风速（10、12、14和16 m/s）下的干燥特性;根据单因素试验结果进行了风温、风速和预处理（不烫漂、100℃热水烫漂和100℃蒸汽烫漂）的正交试验。试验结果表明：板栗的整个干燥过程属于降速干燥,风温和风速对板栗的干燥速率均有显著影响,但风温对其的影响比风速更为突出;正交试验各因素对明亮度、蓝黄值和感官评分的影响顺序为：预处理＞风温＞风速,对缩短板栗干燥时间的影响顺序为：风温＞风速＞     

哈密瓜片气体射流冲击干燥特性和干燥模型

为了提高哈密瓜制干品质、缩短干燥时间,该文将气体射流冲击干燥技术应用于哈密瓜片的干燥,研究了其在不同干燥温度（60、65、70、75和80℃）和风速（5、10、15和20 m/s）下的干燥曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能,并建立了气体射流冲击干燥哈密瓜片的数学模型。研究结果表明：哈密瓜片的整个干燥过程属于降速干燥,水分有效扩散系数在2.38～4.55×10-9 m2/s的范围内随着干燥温度和风速的升高而升高;通过阿伦尼乌斯公式计算出了哈密瓜片的干燥活化能为29.44 kJ/mol。通过决定系数R2、均方误差的根（RMSE）和卡方检验值（2）等拟合优度评价指标对各种干燥模型进行评价,结果表明：Modified Page模型能很好的预测哈密瓜片气体射流冲击干燥过程中的水分比变化规律。该研究为使用气体射流冲击技术工业化干燥哈密瓜提供了技术依据。     

哈密瓜片气体射流冲击干燥特性和干燥模型研究

本文将气体射流冲击干燥技术应用于哈密瓜片的干燥,研究了其在不同干燥温度（60、65、70、75和80℃）和风速（5、10、15和20 m/s）下的干燥曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能,并建立了气体射流冲击哈密瓜片的数学模型。研究结果表明：哈密瓜片的整个干燥过程属于降速干燥,水分有效扩散系数在2.38-4.55×10-9 m2/s的范围内随着干燥温度和风速的升高而升高;通过阿伦尼乌斯公式计算出了哈密瓜片的干燥活化能为29.44 kJ/mol。根据R2、RMSE和X-2得出,Modified Page方程能很好的预测哈密瓜片气体射流冲击干燥的水分比变化规律,该模型与气体射流的温度和风速有关,并得到了各参数的数值和模型表达式。     

恒温及变温气体射流冲击干燥对猕猴桃片干燥特性及品质的影响

为了提高猕猴桃片的干燥品质,缩短干燥时间及降低能耗,本试验以猕猴桃为原料,采用气体射流冲击干燥技术对猕猴桃片进行干燥,研究恒温和变温对猕猴桃片干燥特性及品质指标的影响。结果表明,猕猴桃片恒温及变温气体射流冲击干燥均属于降速干燥;风温对猕猴桃片的气体射流冲击干燥特性有影响;变温干燥条件下含糖量与恒温40℃时无显著差异,可滴定酸含量与恒温70℃时无显著差异;70→40℃变温干燥的猕猴桃片回复性和维生素(Vc)保存率最高,色差(ΔE)值介于50℃恒温干燥和70℃恒温干燥组之间;70→40℃变温干燥方式的单位能耗显著低于40→70℃变温干燥组。70→40℃变温干燥方式加工的猕猴桃片综合品质最佳,本研究为变温气体射流冲击干燥技术应用于猕猴桃片的干燥提供了技术支持。     

预处理对线辣椒气体射流冲击干燥特性和色泽的影响

该文利用气体射流冲击干燥技术干燥线辣椒,主要探讨不同的预处理方式对线辣椒干燥特性和色泽的影响。研究结果表明:预处理对线辣椒的干燥特性和色泽有重要的影响。采用扎洞预处理可以缩短干燥时间,提高干燥速率,能够减少红色素的损失,并能减少褐变;90℃热水烫漂3 min预处理能起到护色的作用;但热风温度较高时,会延长干燥时间;110℃过热蒸汽烫漂3 min预处理能起到防止褐变的作用。经过预处理后的线辣椒在气体射流冲击干燥过程中始终处于降速干燥阶段。     

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。     

红外联合气体射流冲击方法缩短哈密瓜片的干燥时间

为了缩短哈密瓜片干制时间,应用中短波红外联合气体射流冲击方法干燥哈密瓜片,研究了干燥温度(50、55、60、65、70、75和80℃)、辐射距离(80、120和160 mm)和切片厚度(3、5、7、9和11 mm)对哈密瓜片干燥动力学、水分有效扩散系数、干燥活化能的影响。试验结果表明:与其他干燥技术相比,中短波红外联合气体射流冲击干燥哈密瓜片的干燥时间大幅缩短,约为2~3.5 h;哈密瓜片整个干燥过程属于降速干燥,通过费克第二定律求出了干燥过程中水分有效扩散系数在10.65×10-10~33.76×10-10m2/s和8.06×10-10~39.97×10-10m2/s的范围内分别随着干燥温度和切片厚度的增大而增大;通过阿尼乌斯公式计算出了干燥活化能为7.788 kJ/mol,表明中短波红外联合气体射流冲击干燥哈密瓜片时,启动干燥所需能量较低,水分脱除较为容易;哈密瓜片表面温度的动力曲线表明,中短波红外联合气体射流冲击干燥中能量直接与水分耦合,使物料在中前期干燥过程中温度迅速上升,加速了干燥进程。该研究为哈密瓜片中短波红外联合气体射流冲击干燥技术的应用提供了理论依据和技术支持。     

薄层热风干燥过程含水率在线测量装置研制与试验

针对薄层热风干燥过程自动称量精度受温度波动、气流扰动及机械振动等因素影响的问题，该研究研制了薄层热风干燥装置及其控制系统，以实现干燥过程物料质量及含水率的自动获取、及时查看和数据存储。系统改进了传统称量结构，采用悬吊称量的方式，将称量传感器置于干燥装置外，与干燥环境相隔离以提高称量传感器使用寿命；采用变频器输出频率表征风速的方式，有效避免了热式风速传感器在变温环境中的测量误差；通过称量传感器温度-质量的归一化偏差校正方法及“停风-稳定-称量-恢复”准静态的自动称量流程，开展了温度波动、气流扰动误差特性及装置验证试验，保证了干燥过程中物料含水率的准确获取。试验表明：恒载标定时，采用温度-质量归一化偏差校正方法校正后的质量与恒载质量最大偏差值为0.368 g，与实测质量相比，平均绝对百分比误差降低了84.4%，测量不确定度降低了72.2%；采用停风检测方案后，实测质量与恒载质量的最大偏差值由37.1 g降至0.31 g；物料加载时，在干燥温度35、45及55℃条件下，以手动称量方式下获取的质量及含水率为标准值，自动称量方式下的质量绝对误差分别为0.337、0.415和0.472 g，含水率...     

粮食干燥机水分在线检测系统研究

潮粮干燥是东北、华北地区秋粮入库前必不可少的加工环节，由于样品流动性、水分分散性等因素的影响，干燥过程中的粮食水分快速、在线、准确检测一直是影响干燥质量的亟待解决的关键技术。根据粮食干燥机的工况特点，提出并研制了一种基于多路水分传感器实时观测信息融合的粮食干燥机水分在线检测系统，介绍了系统的工作原理、硬件构成和软件设计，给出了信息融合算法。系统以单片机80C196KC为信息处理核心，采用大屏幕中文液晶显示。实际运行表明，系统具有信号传输距离远、测量准确、运行可靠、智能化程度高等特点，能够满足粮食干燥机水分在线检测的要求。     

谷物干燥实时在线智能水分测量系统

采用电阻法在线测量谷物干燥过程中的实时水分,针对测量信号质量差采用测频电路进行测量信号的阻-频转换,对于谷物水分强温度依赖性和测量本构非线性,应用基于单片机的智能数据融合方法和智能非线性处理算法,所构建的水分测量系统克服了传统电阻法水分测量误差大、信号抗干扰能力和传输性差、测量数据的温度影响大以及硬件非线性电路处理能力差等方面缺陷,具有测量精度高、测量适应性强、信号质量好、测量装置结构简单等优点。     

高湿稻谷节能干燥工艺系统设计与试验

为了降低高湿稻谷干燥耗能、提高干燥系统作业效率,基于高湿稻谷干燥特性和干燥传递理论,绘制出了高湿稻谷贮存干燥仓内通风去湿降温过程状态参数变化图,设计出了高湿稻谷贮存干燥仓,能够利用常温自然空气实现高湿稻谷干燥和有效回收干燥系统的烟气余热。应用结果显示,在风量谷物比为149 m3/(h·t)时,每间隔1 h,通风2 h,累计贮藏干燥18 h,可使初始含水率31.3%的稻谷平均含水率降低11.36%,回收烟气废热55.3%。针对南方高温高湿的气候特点,设计出了5HNH-15型稻谷逆流热风干燥机和节能干燥工艺系统。试验结果表明,系统的单位耗热量为2 939 kJ/kg,与国标≤7 400 kJ/kg相比,最高节能可达60%。该文指出了实现高湿稻谷优质、高效节能干燥,合理的工艺系统设计应以客观能势的利用为主,人为提供主观热能消耗为辅。研究结果为粮食干燥设计指明了高效节能途径,为大型粮食集中干燥工艺系统设计提供了参考。     

基于云原生技术的土壤墒情监测系统设计与应用

该研究针对全中国尺度的土壤墒情监测需求,构建基于自动监测站原位监测与多源专题数据的土壤墒情数据获取感知技术体系,提出数据质量控制清洗策略并建立数据校正插补模型。系统基于云原生技术设计,将模块以微服务形式灵活开发部署,通过容器技术打包运行独立实例,布设了墒情数据上报采集、可视化分析和数据挖掘应用等核心模块。依托空间分析和WebGL技术开发3D WebGIS数据分析功能模块,实现协同土壤墒情、土地利用、海拔高程等多源数据可视化分析与制图,深入挖掘数据价值,实现墒情估算和基于水量平衡的灌溉决策应用服务。系统已在中国21个省份得到应用,建立自动监测站970个,采集监测数据6 000余万条,为用户掌握土壤墒情现状、指导农业节水灌溉、获取可靠科研数据等应用提供数据与技术服务。     

基于电阻抗的苹果干燥过程含水率实时检测及动力学分析

为了找到一种经济便捷的苹果片干燥过程含水率实时检测方法,分析热风温度和风速对干燥过程的影响,该研究实时检测了不同风速和热风温度下苹果片的电阻抗和含水率并分析了其随时间变化的规律。结果表明,干燥过程中苹果片电阻抗随干燥时间的增加而增大,含水率随干燥时间而减小,两者线性负相关(R2≥9.3),因此可以通过电阻抗的变化实时检测苹果干燥过程。苹果片电阻抗和含水率随干燥时间的变化均符合薄层干燥Logarithmic模型;基于电阻抗和含水率分别拟合得出不同条件下的干燥速率,并利用阿伦尼乌斯公式求出苹果试样干燥过程活化能,当风速为0.5和1.0 m/s时,依据电阻抗计算所得活化能分别为32.447和23.212 k J/mol,含水率计算所得活化能为27.320和22.947 k J/mol,依据电阻抗计算所得活化能与前人研究活化能值更一致。研究结果可为苹果片干燥过程在线检测和分析提供参考。     

全封闭热泵干燥装置监控系统的设计与试验

为了改善干燥试验过程中的监控方式,提高了试验的精确性和效率,减轻了试验人员的工作负荷,并支持后期数据分析,该课题将热泵干燥技术、自动检测控制技术、SCADA技术融合,开发出一套由热泵干燥装置、数据采集与监控系统组成的热泵干燥监控系统。系统由一套全封闭的热泵干燥装置执行干燥过程;数据采集系统采集干燥现场数据,OPC服务器通过通信协议获取数据;监控系统主要具备PLC自动控制和PC机监控功能。试验结果表明,该系统能够实现温湿度精确控制,并具备数据的实时显示、归档、信息报警等功能,将作为后续研究的试验平台。     

热泵间歇干燥白菜种子内部含水率变化规律

为了研究热泵干燥条件下种子内部传质机理,以热泵干燥的白菜种子为研究对象,建立了其非均质动态传质模型,并利用该模型分析热泵恒温连续干燥与间歇干燥条件下种子内部含水率变化规律。研究表明,所建模型能较好的模拟种子含水率的动态变化,模拟值与试验值相关系数为0.9974,相对偏差在±10%以内,模拟精度满足要求;间歇干燥时种子内部含水率更均匀,更有利于种子品质的保证;间歇干燥过程比例系数取1/3、间歇运行周期中运行时间取400s时热泵机组节能近50%。该研究可为热泵干燥技术的应用推广提供参考。