真空条件下红外加热干燥的特性

发布时间：2017-10-15 00:30

  本文关键词：真空条件下红外加热干燥的特性

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【摘要】：本论文主要研究了红外加热干燥技术在真空条件下的应用。综述了红外加热干燥技术的干燥原理、干燥特点和其研究发展历程,在研究红外加热干燥和真空干燥原理的基础上,分析了红外加热干燥在真空条件下的工作优势,并将其与传统干燥技术进行比较。对比表明真空条件下红外加热干燥技术具备干燥效率高、干燥产品品质好、热能利用率高、对环境无污染、干燥设备结构简单等特点,具有广阔的市场应用前景。在原有真空带式干燥设备的基础上,自行设计改造成了研究所需的真空红外加热干燥设备。该设备红外辐射器之间的距离以及红外辐射器和被干物料之间的距离可以通过滑动灯管支架上的活动套管实现调节,为研究真空条件下红外加热干燥的特性提供了有利的保障。论文中给出了“真空条件”的定义,使用FLUENT软件模拟了不同真空度时实验设备内的真空条件,分析了真空度变化对设备内压力分布和气体速度的影响。使用温度传感器测量了不同真空度时实验设备内置物板(盛放物料的支撑板)上的温度,分析了真空度变化对置物板上温度变化的影响。研究表明,真空度越低,设备内压力分布越不均匀：真空度越高,设备内气体速度越大；真空度越高,置物板上的温度越高。本论文理论分析了影响真空条件下红外加热干燥过程的内在因素和外在因素,并以南瓜浆为材料,进行了真空条件下红外加热干燥过程的动力学实验研究。实验主要研究了红外加热管输入功率(450、500、550、600W)、物料层厚度(1、2、3mm)和真空度(0.01、0.03、0.05、0.1MPa)对干燥特性的影响,研究表明红外加热管输入功率越高,干燥速率越快,即600W550W500W450W;物料层厚度越薄,干燥速率越快,即1 mm2mm3mm；真空度越高,干燥速率越快, 即0.01MPa0.03Mpa0.05MPa0.1MPa。为了控制干燥产品质量、优化干燥过程,研究了真空条件下红外加热干燥的动力学数学模型。本论文以真空度0.01MPa、物料层厚度2mm,输入功率分别为450W、 500W、550W、600W条件下四组实验数据为实验样本,求得其水分比MR,并运用软件Matalab 2009a中的非线性回归功能将MR曲线对10种不同的干燥动力学模型进行非线性回归拟合,得到了适合真空条件下红外加热干燥的动力学模型,并确定了动力学模型中的干燥常数,建立了真空条件下红外加热干燥的精确的动力学模型。
【关键词】：红外加热干燥 真空 FLUENT 干燥动力学 干燥模型
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB4;TM924.76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符号表9-10
• 1 前言10-19
• 1.1 课题提出的背景和意义10-11
• 1.2 常用的食品干燥技术11-14
• 1.2.1 热风干燥技术11
• 1.2.2 真空冷冻干燥技术11-12
• 1.2.3 微波干燥技术12-13
• 1.2.4 热泵干燥技术13
• 1.2.5 渗透干燥技术13-14
• 1.3 红外干燥技术14-17
• 1.3.1 红外辐射的基本概念14-15
• 1.3.2 红外辐射干燥机理15-16
• 1.3.3 红外辐射干燥的研究现状16
• 1.3.4 真空红外辐射干燥技术16-17
• 1.3.5 真空条件下红外辐射干燥的特点17
• 1.4 本论文的研究意义和内容17-19
• 1.4.1 本论文的研究意义17-18
• 1.4.2 本论文的研究内容18-19
• 2 实验设备介绍19-24
• 2.1 红外加热器的选型与安装19-22
• 2.1.1 红外加热器的选型19-20
• 2.1.2 红外加热器的安装20-22
• 2.2 实验设备的组成22-23
• 2.2.1 红外加热系统22
• 2.2.2 真空系统22
• 2.2.3 传感控制系统22-23
• 2.3 实验设备工艺流程图和实体图23-24
• 3 真空度变化对真空条件影响的研究24-31
• 3.1 “真空条件”的定义24
• 3.2 不同真空度下实验设备真空条件的模拟与分析24-29
• 3.3 真空度变化对置物板上温度分布的影响29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 真空条件下红外加热干燥过程的动力学研究31-46
• 4.1 真空红外干燥过程影响因素理论分析31-34
• 4.1.1 影响干燥速率的内在因素31-33
• 4.1.2 影响干燥速率的外在因素33-34
• 4.2 实验材料与仪器34-36
• 4.2.1 实验材料的选取与制备34-35
• 4.2.2 实验设备与仪器35-36
• 4.3 实验方法36-38
• 4.3.1 实验指标及其测定方法36-38
• 4.3.2 实验方法38
• 4.4 实验结果与分析38-44
• 4.4.1 红外加热管输入功率对干燥特性的影响38-40
• 4.4.2 物料层厚度对干燥特性的影响40-42
• 4.4.3 真空度对干燥特性的影响42-44
• 4.5 本章小结44-46
• 5 真空条件下红外加热干燥的动力学模型研究46-58
• 5.1 薄层干燥数学模型46-50
• 5.1.1 理论方程和半理论方程46-48
• 5.1.2 半经验方程和经验方程48-49
• 5.1.3 干燥模型评价指标49-50
• 5.2 真空条件下红外加热干燥过程的数学模型建立50-56
• 5.2.1 实验干燥数据与干燥数学模型的拟合50-53
• 5.2.2 南瓜浆真空条件下红外辐射干燥数学模型的建立53-56
• 5.3 本章小结56-58
• 6 结论58-59
• 7 展望59-60
• 8 参考文献60-66
• 9 致谢66

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本文编号：1034070