菊花微波热风联合干燥特性研究及其流场分布的数值模拟

发布时间：2020-05-24 00:38

【摘要】：菊花作为一种重要的经济作物,其干燥工艺的选择,很大程度上影响着干燥后菊花的品质。单一的干燥方式由于其自身的局限性,已不能完全满足人们对菊花干燥的要求,而联合干燥因为巨大的干燥优势,越来越受到人们的青睐。在实际生产中,鉴于菊花的水分含量较高,联合干燥多采用机械干燥的方式对菊花加以干燥,这种方式更需要相应的理论来指导。只有充分了解菊花的干燥特性,掌握干燥过程中的热质传递机理,才能更好的指导实践生产。本文以杭白菊为研究对象,在对干燥特性研究的基础上,尝试运用FLUENT软件对菊花干燥过程中的流场分布情况进行了数值模拟,以期提升菊花的干燥效果。主要内容与结果如下:(1)在对几种菊花杀青工艺实验研究的基础上,采用与杭白菊香气品质密切相关指标,构建了评价杭白菊品质的指标体系;根据因子的权重计算出微波杀青综合得分为8.55分,远高于其他杀青方式,而经过杀青处理的菊花综合得分情况又明显优于未杀青处理的,从而得到杭白菊的微波杀青能有效提高杭白菊的香气品质。(2)确定了微波杀青的处理方式后,针对菊花采用了微波热风联合干燥实验,并运用Design-Expert 8.05软件对实验进行了曲面设计;实验以菊花的色差值、耗电量、氨基酸含量、电子鼻响应值为目标函数,建立了菊花干燥的数学回归模型,得到了各个因素交互作用对目标函数的影响情况,完成了对菊花干燥特性的研究。在综合考虑菊花干燥品质和干燥能耗的基础上,得出了该实验条件下菊花的最佳干燥工艺为:微波功率400w,层厚3cm,杀青时间3min,热风温度55℃。(3)通过实验对菊花的基本物性参数进行了测定,测得菊花的实际密度和堆积密度分别为465.6Kg/m3和211.8Kg/m3;应用计算测定法测得菊花的孔隙率为54.51%,菊花平均直径为0.031m;从质量、动量、能量守恒定律出发,结合多相流理论,建立了热风干燥的控制方程和数学模型,为流场的模拟计算奠定了基础。(4)针对干燥设备,建立了干燥机的物理模型;通过前处理GAMBIT、求解器FLUENT等软件,对模型进行了网格划分、参数确定和求解计算,得到了菊花干燥过程中速度场、压强场、温度场在干燥机内部的分布情况,实现了对菊花干燥过程中流场分布的数值模拟。模拟结果发现,不同干燥层,气流分布存在明显差别,当干燥时间进行至3h时,温度场的均匀度呈现出Z=0.11m平面Z=0.7m平面Z=1.38m平面。(5)为确保模拟结果的准确性,着重将温度场的模拟结果和实测结果进行了对比分析,发现相对误差均在8%以内,充分证实了模拟结果的可靠性,分析的结果也说明了采用流场模拟分析对提高干燥质量和优化干燥方式有一定的参考价值。
【图文】：

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图２－４不同杀青处理菊花的特征指纹图谱逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－４邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ邋ｏｆ邋Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ邋ｍｏｒｉｆｏｌｉｕｍ逡逑２．３．２因子分析结果逡逑经Ｂａｒｔｌｅｔｔ检验结果如表２所示，Ｂａｒｔｌｅｔｔ值为１１４０．邋３２２，单边检验概率Ｐ值为０．邋０００＜０．邋０１，，逡逑Ｂａｒｔｌｅｔｔ球形检验是显著的，说明存在因子结构。如表２－２所示，ＫＭ０值为０．６７５，意味着该分析逡逑的结果是可接受的。逡逑Ｉ邋］逡逑
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S226.6

【参考文献】