移动式荔枝蓄冷喷淋预冷装置控制系统设计与试验

为解决现有荔枝产地预冷装置预冷速度慢、能耗高等问题,设计了一种移动式荔枝蓄冷喷淋预冷装置控制系统,以保障荔枝采后预冷效果。该系统主要由STM32主控系统、水泵驱动系统、制冷系统和数据采集系统组成。基于USART HMI软件设计智能串口屏界面,智能串口屏通过TTL串口与STM32单片机进行串口通信,能够完成荔枝喷淋预冷工作参数设置和显示控制系统运行状态信息,实现对荔枝喷淋预冷装置的精确控制。搭建试验硬件平台,以水泵的喷淋流量和单次喷淋时荔枝载荷为试验因素,以荔枝的预冷时间和均匀度为试验指标对预冷效果进行评价。试验结果表明,在1/2预冷时间(HCT)之前,当喷淋流量超过70 L/min时,喷淋流量对冷却速度的影响不大;在HCT之后,与70 L/min相比,预冷时间分别减少170 s(90 L/min)、260 s(110 L/min)、262 s(130 L/min),因此,当喷淋流量超过110 L/min时,增加喷淋流量对荔枝降温速率影响不大;对不同载荷荔枝进行试验发现,当荔枝载荷大于50 kg时,增加荔枝载荷对荔枝降温速率影响较大;当荔枝载荷为50 kg时,荔枝预冷完成后的均匀度会随着...     

荔枝产地预冷装置的开发研究与实验

分析了开发荔枝产地预冷装置的必要性,指出了荔枝产地预冷装置需满足的要求,提出了一种新型产地预冷装置的设计方法,搭建了以冰为冷源,采用空气—水换热器的预冷实验台,测定了不同条件下荔枝的温度变化情况,为开发荔枝产地预冷装置的研制提供了参考。     

荔枝压差预冷包装箱内气流场模拟与试验

气流组织是压差预冷过程中影响预冷时间和效果的重要因素.采用标准k-ε模型和SIMPLE算法,利用Fluent软件对荔枝压差预冷包装箱内的气体流场进行了模拟.得到了包装箱长度与箱内静态压力关系的拟合方程,拟合精度为0.817,并通过试验进行了验证.试验与模拟得到包装箱内部相对压力的大小随包装箱长度的变化规律呈线性正相关趋势,其中进风口压力最大,出风口压力最小.     

蔬菜种子的强化传热传质机理与综合干燥技术研究

综合工程热物理和种子生理的研究方法,选用白菜与菜豆种子在固定床与振动流化床中进行了干燥动力学实验研究以及种子生理的同步测试,阐明了蔬菜种子干燥的强化传热传质机理,并在此基础上研制了辐射－对流－导热－振动综合传热的优质,高效,节能的螺旋提升振动流化床蔬菜种子干燥机。     

半环对撞流干燥的流动与传热传质分析

建立了半环对撞流干燥过程中的流动与传热传质数学模型,针对模型各部分的不同特点,分别采用合适的数值处理方法进行了数值计算,不同工况下,模型计算与试验结果吻合良好,能较好地预测干燥过程中入口空气温度,载带率及物料初始含湿量等因素对干燥过程的影响。通过对模型计算和试验结果的分析,提出了提高半环对撞流干燥速率与降低干燥能耗和费用的有效途径。     

马铃薯切片升华干燥过程中传热传质研究

为探究马铃薯在升华干燥过程中的传热传质,综合运用热质传递机理和相关学科知识建立了马铃薯切片在升华干燥过程中的传热传质数学模型。并采用COMSOL Multiphysics软件对马铃薯切片进行模拟,结果表明冰质量与初始冰质量之比随着干燥时间逐渐减少,马铃薯切片中心点温度随干燥时间逐渐增大;升华干燥能除去切片90%以上的水分,干燥效果较好;升华界面处的蒸汽压力随干燥时间增加逐渐增大,且由升华界面到干燥层上表面呈现递减的变化规律。     

油菜籽干燥微尺度孔道传热传质数值模拟

在二维规则孔道网络模型基础上,采用多相流模型的混合物模型数值模拟了油菜籽干燥微尺度孔道传热传质过程。油菜籽内部微孔道内靠近热源的液体首先汽化,气体在重力、浮力及粘性力的共同作用下从出口溢出;随着微孔道长径比的增大,微孔道内液相体积分数增大,以靠近出口处表现最为明显;随着孔道内液相受热蒸发,气体在孔道靠近出口处积聚,压力增大,使流体和气体溢出速度加快;受壁面边界条件影响,微孔道内温度几近恒定。     

过热蒸汽干燥传热传质特性的理论分析与试验

在系统分析过热蒸汽干燥过程的基础上,建立了简化的干燥数学模型,从传热传质角度对过热蒸汽的干燥机理进行了理论分析,并与热空气干燥进行了对比,最后通过稻米的过热蒸汽干燥试验验证分析结论.研究结果表明:提高过热蒸汽的温度以提高干燥介质与物料之间温度梯度,以及增加过热蒸汽的流速(流量)以减少传质阻力,可以显著提高过热蒸汽的干燥效率.     

含湿多孔生物材料干燥过程的传热传质分析

建立了用以描述含湿多孔生物材料干燥过程传热传质特性的数学模型，并以马铃薯片为实验材料，采用有限差分法进行了干燥工况下的温度和湿度分布数值模拟计算。模拟值与实验值吻合较好，表明该模型具有较好的精确性。     

基于CFD的苹果隔板包装预冷温度场研究

温度调控失误和物理损伤是影响采后水果质量损失的关键因素。以单层隔板包装箱和单层普通包装箱为研究对象,采用计算流体力学(Computer fluent dynamic,CFD)非稳态剪切压力SST k-ω三维湍流模型,比较相同初始条件和边界条件下,隔板包装与普通包装内部的温度场分布、风速场分布、冷却时间、冷却速率和冷却均匀性。结果表明:隔板包装和普通包装的冷却时间和冷却速率基本一致,冷却温度差值不超过0. 67℃,冷却速率差值不超过0. 012℃/min,隔板包装温度变异系数略大于普通包装温度变异系数,两种包装具有相同预冷效果,满足冷链运输过程中的预冷需求。对比模拟结果与实验结果,两种结果的均方根误差为1. 13℃,平均相对误差为8. 2%,证明了模拟结果的合理性和准确性。     

盒装荔枝果实降温特性数值分析与验证

为掌握冷库带包装荔枝预冷果实温度变化的一般规律,建立了基于气调保鲜试验平台的荔枝果实预冷二维数值模型。结合荔枝果实及包装物理特性,对预冷过程中荔枝果实温度变化进行了数值分析,获得了厢体和包装内流场分布情况。研究结果表明,提高通风风速可以减少预冷时间,但会增大包装内荔枝果实间的温度差异性;当风速达到6 m/s以上,预冷时间减少放缓,果实温度变异系数趋于稳定,约为0.25;降低隔板空气出口温度可以有效促进荔枝果实降温,但会增加包装内荔枝果实间的温度差异性。经试验验证,模拟结果与试验结果吻合良好,平均误差率为1.91%,均方根误差为2.34%。     

基于动网格的白萝卜热风干燥热质传递研究

针对果蔬干燥过程模拟时未能考虑收缩对几何模型及热质传递的影响而导致求解精度较差的问题,采用动网格技术优化果蔬热风干燥过程中热质传递的数学模型。选择结构均匀、干燥过程收缩率较明显的白萝卜作为代表性物料,试验结果表明：样品长度对收缩特性具有显著影响,当样品长径比为10时,干燥收缩的各向同性率最优,此时Hatamipour模型是最适合描述白萝卜热风干燥收缩规律的模型。基于动网格技术将收缩方程与热质传递方程耦合后探究白萝卜热风干燥的热质传递规律,结果表明：考虑收缩后由于迁移路径变短,物料内部水分脱除速率加快且表层水分梯度降低;与未考虑收缩情况相比,干燥前中期水分蒸发量较大而后期含水率较小,使得物料温度先迅速升高至30℃后缓慢提升至60℃的平衡温度,该趋势更接近试验值;考虑收缩方程后,物料内、外部含水率和温度模拟结果的偏差分别从17%~8%、12~2℃降低至14%~3%、3~2℃。结果表明：基于动网格的数值模拟具有更高的计算精度,为分析热风干燥过程中的热质传递规律提供了可靠的模型。     

网格化低温相变储热单元传热性能预测研究

设计了内流式网格化低温相变储热单元。确定了影响相变储热单元传热系数的关键影响因素,分析了单一因素对相变储热单元传热系数的影响规律。分别在储热及放热工况下,采用改进的多元非线性回归法构建了相变储热单元传热系数的预测模型,并检验了拟合误差。结果表明：相变储热单元传热系数受相变储热材料侧平均温度及换热工质侧定性温度的协同影响,相变储热材料侧平均温度为主要影响因素,换热工质侧定性温度为次要影响因素,两者之间具有显著的交互性。储热或放热工况下,相变储热单元传热系数随单一因素的变化规律基本一致,储热阶段传热系数明显高于放热阶段,相变储热单元传热系数预测模型的平均相对预测误差均小于5.00%。     

多孔介质常压冷冻干燥质热耦合传递数值模拟

以苹果片为研究对象,研究了基于涡流管制冷效应的常压冷冻干燥技术处理含湿冷冻多孔物料的干燥机制。利用ANSYS ICEM CFD软件对常压冷冻干燥工况建立二维几何模型并对其进行网格划分,采用多孔介质模型,通过有限体积法对控制方程进行离散,迭代求解不同风速和温度下冷冻物料内部水分比及中心温度随时间的变化。通过分析不同干燥工况下物料质热传递变化得出最佳组合参数,研究该干燥条件下不同干燥时刻的速度场、温度场、压力场以及多孔介质干区迁移界面变化规律,并采用入口风速2.5 m/s、辐射温度283.15 K,对模型进行验证。借助SPSS-21软件对物料内部含水率与中心温度的试验值和模拟值进行相关性分析,其R2分别为0.564和0.982,表明试验值与模拟值有较好的一致性,所建模型适用于多孔介质的冷冻干燥。     

微通道内纳米制冷剂流动沸腾传热预测模型

以R141b制冷剂为基液,Al_2O_3为纳米颗粒,采用两步法制备了质量分数分别为0.2%、0.5%和0.8%的Al_2O_3-R141b纳米制冷剂,并进行了纳米制冷剂及R141b纯制冷剂在水力直径为1.33 mm的矩形微通道内流动沸腾传热实验。实验工况范围:饱和压力为176 k Pa,入口过冷度为6~12℃,体积流量为20~50 L/h,热流密度为11.1~26.6 k W/m~2。实验结果与7个纯工质传热模型、2个纳米制冷剂传热模型进行比较评价。结果发现,在本实验研究范围内,纯工质传热模型不适用于纳米制冷剂传热系数的预测;Peng-Ding纳米制冷剂传热模型与KimMudawar纯工质传热模型组合对纳米制冷剂传热系数的预测值最接近实验值,平均绝对误差为17.22%,且能较好地反映纳米颗粒对流动沸腾传热影响的规律;结合实验数据对Peng-Ding模型的纳米影响因子(纳米制冷剂与纯制冷剂的传热系数之比)关联式进行修正,新关联式具有较好的预测效果,平均绝对误差为15.2%,且与Bertsch模型的组合能较好地预测微通道内纳米制冷剂传热系数,平均绝对误差降为16.4%。     

基于改进ShuffleNetV2模型的荔枝病虫害识别方法

为更好地助力荔枝病虫害防治工作,推进荔枝产业健康发展,本文以所收集的荔枝病虫害图像数据集为研究对象,基于轻量型卷积神经网络ShuffleNetV2模型,提出一个高精度、稳定且适用于荔枝病虫害的识别模型SHTNet。首先,在ShuffleNetV2模型中引入注意力机制SimAM,不额外增加网络参数的同时,增强重要特征的有效提取,强化荔枝病虫害特征并抑制背景特征。其次,在保证模型识别精度的同时,采用激活函数Hardswish减少网络模型参数量,使网络更加轻量化。最后,在改进模型上采用迁移学习方法,将源数据（Mini-ImageNet数据集）学习到的知识迁移到目标数据（数据增强后的荔枝病虫害图像数据集）,增强模型识别不同的荔枝病虫害种类的适应性。实验结果表明,与原始ShuffleNetV2模型相比,本文提出的荔枝病虫害识别模型SHTNet的准确率达到84.9%,提高8.8个百分点;精确率达到78.1%,提高9个百分点;召回率达到73.2%,提高8.8个百分点;F1值达到75.8%,提高10.2个百分点;且综合性能明显优于ResNet34、ResNeXt50和MobileNetV3-large模型。本文提出的荔枝病虫害识别模型具有较高的识别精度和较强的泛化能力,为荔枝病虫害实时在线识别奠定了技术基础。     

基于粮食干燥机旋转管壳式换热器设计与研究

针对粮食干燥机换热器存在的烟气分布不均匀、换热量小、换热效率低及能源利用率低等问题,基于强化传热理论对传统的逆流列管式换热器进行创新设计研究。为此,设计出一种可以增加壳程高温烟气扰流的旋转叶片机构,适用于大批量粮食干燥机的旋转管壳式换热器,并进行了三维建模、运动仿真和有限元分析。结果表明:该机构改善了高温烟气在壳程内的分布,10r/min换热器传热性能优于0r/min换热器,壳程换热系数提高了60.5%。     

食品减压冷藏传热传质模拟研究

通过分析食品在减压冷藏中表面和内部的传热、传质机理，并对其非稳态冷却和水分扩散过程进行数学建模，用数值计算方法模拟食品冷藏过程中水分和温度变化。实验验证了减压冷藏的部分优点，并通过测量食品温度变化和失水量，证明了理论模拟和实际传热、传质过程比较符合。可以根据理论模拟的结果设定减压冷藏过程中贮藏环境状态变量和控制条件，防止食品因失水过多而影响质量。