水分扩散系数的估算及其可靠性分析

发布时间：2016-11-09 17:03

本文关键词：甘蓝型油菜籽热风干燥特性及其数学模型，由笔耕文化传播整理发布。

《昆明理工大学》 2014年

水分扩散系数的估算及其可靠性分析

蒋超

【摘要】：水分扩散系数是计算、模拟物料在干燥和加工过程中的一个重要传质特性参数,准确估算水分扩散系数对于提高干燥效率,优化干燥工艺参数,设计、选择合适干燥器都至关重要。目前通过实验方法和数值方法得出估算水分扩散系数的模型有很多,但是很少有对模型的可靠性进行分析的,本文针对这一问题进行了研究。首先,对国内外水分扩散系数的估算模型进行了综述,对模型的理论基础和适用条件进行了归类总结。另外对水分扩散系数估算涉及到的偏微分方程离散方法、最小二乘法优化、湿空气和湿物料基本性质等进行了介绍。然后,对估算水扩散系数的Crank公式进行了可靠性分析。利用水分在物料内部扩散遵循菲克第二扩散定律,物料-空气对流传质干燥模型,对豌豆,圆柱形和薄片形马铃薯进行了数值模拟试验,并将数值试验结果代入Crank公式对上述三种不同物料的水分扩散系数进行了估算。将水分扩散系数估算值与数值模拟试验采用的参考水分扩散系数进行了比较,结果表明：由于Crank公式不能正确表达物料空气间的边界条件,Crank公式估算的水分扩散系数大大低估了物料的水分扩散系数。当热空气速度较大,初始含水率和相对湿度较低时由Crank公式估算的水分扩散系数会越接近其真实值。最后,对估算热风对流干燥对流传质系数和水分扩散系数的Bi-G关系式的可行性进行了分析。首先采用指数函数对李子,马铃薯薄片和圆柱形香蕉的干燥实验数据进行拟合,利用Bi-G关系式估算其对流传质系数和水分扩散系数。然后把该估算值代入到菲克扩散定律在物料-热空气对流传质边界条件下的方程中,对李子,马铃薯薄片和圆柱形香蕉热风对流干燥进行了数值模拟计算,并将数值计算结果与干燥实验数据进行了比较。结果表明：指数函数对干燥实验数据拟合曲线与干燥实验数据吻合不是Bi-G公式能估算水分扩散系数和对流传质系数的的充分条件,Bi-G公式不能用来估算水分扩散系数。

【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB4
【目录】：

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