基于LabVIEW的变温控制系统研制及莲子热风变温干燥试验研究

发布时间：2017-12-29 22:08

本文关键词：基于LabVIEW的变温控制系统研制及莲子热风变温干燥试验研究　出处：《南昌航空大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着农产品市场需求的不断提高,每年有大量的新鲜农产品及其附带产品流入市场。对于新鲜的农产品来说,其贮存和保鲜是目前面临的最主要的两大问题。由于缺少合适和及时的干燥工艺,全球每年将近有1/3的农产品损失。而干燥被视为农产品保存和加工的重要工艺,是保存农产品最古老,简单和广泛使用的方法。变温干燥以减少干燥时间、降低能耗、提高质量、便于操作为基本原则。根据物料处于不同干燥阶段,采取不同温度来实现物料干燥的方法,是对传统方法的改进。在众多的干燥技术中,变温干燥不仅简单、成本低,而且对农产品的品质有巨大改善。变温干燥是根据干燥过程中物料内部水分迁移阻力的变化及热敏成分对温度的要求,在不同的干燥阶段采用不同的干燥介质温度。它不仅能够大量的节省干燥过程中损耗的能量,而且还能够保证干燥产品的品质。在干燥过程中,为了解决温度的滞后性,时变性强,线性度差的问题,设计了一套精确的温度控制和采集系统。采用LabVIEW中的PID控制,模糊控制和模糊PID控制分别对温度进行相应的控制编程,得到Fuzzy-PID在系统温度调节控制中,能将输出温度控制在一个很小的误差范围内,仅有?0.01℃的误差。具有很强的调节和适应能力,并且得到的温度曲线具有很高的鲁棒性。Fuzzy-PID对温度的调节控制最为出色。莲子干燥过程中,具有复杂的传热传质特性。为了更加客观的研究干燥过程莲子的特性变化和干燥效果,得出比较优化的分段变温干燥工艺参数,本试验设计了一套莲子变温干燥的试验控制系统装置。该装置主要由热风发生、加热、温度和流量测控、采集等系统组成。依据分段变温干燥试验要求,成功的完成了该系统的整体设计、安装及调试。该试验台能对热风温度和流量进行调节控制,并且具有在线传输试验数据等特点。为了提高莲子干燥品质、缩短干燥时间并降低能耗,采用恒温和分段变温两种干燥方式对单粒莲子进行了50~90℃恒温和60(2~4h) 80℃变温热风干燥试验,研究莲子表观变化、复水性、干燥能耗及干燥曲线特性,计算不同干燥条件下的有效扩散系数和活化能。试验表明:在恒温干燥中,热风温度越高,干燥时间越短,而莲子的色泽、复水性等品质越差;在分段变温干燥中,干燥时间比60℃恒温条件下短、品质高,60(3h) 80℃变温干燥莲子的复水性优于60(2h) 80℃和60(4h) 80℃变温干燥,为169.41%,单位能耗比60℃恒温干燥减少了2033 kJ/g。根据菲克第二定律,得到莲子50~90℃恒温干燥有效扩散系数变化范围为1.79×10-9~5.83×10-9 m2/s,60(2~4h) 80℃变温干燥平均有效扩散系数变化范围为2.97×10-9~2.44×10-9 m2/s。由Arrhenius方程建立有效扩散系数与温度的关系,得到莲子水分活化能为28.33 kJ/mol。试验结果为莲子干燥工艺参数优化及干燥设备设计提供参考。
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【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273

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