基于PTHICD的倾斜料盘式气流冲击干燥装置设计与试验

发布时间：2017-03-29 17:07

  本文关键词：基于PTHICD的倾斜料盘式气流冲击干燥装置设计与试验，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对目前气流冲击干燥设备存在的装载量低、干燥速率快但易结壳等问题,本文设计开发了基于温湿度过程控制的倾斜料盘式气流冲击干燥装置,并以马铃薯作为高淀粉类物料的典型代表,主要研究了马铃薯片在不同料盘倾斜角度、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距、烫漂时间、干燥温度、切片厚度、风速和干燥湿度下的气流冲击干燥特性,确保该装置能够在较高干燥速率及较优干燥均匀性的前提下,大幅提高物料装载量,并对马铃薯片温湿度过程控制干燥的技术特性和干后品质进行了分析。 基于温湿度过程控制干燥技术与气流冲击干燥技术研制了一种基于温湿度过程控制的倾斜料盘式气流冲击干燥装置,确保水平气流高速冲击置于倾斜料盘上的物料。料车采用倾斜配置的多层排列结构,较大地提高了物料装载量；料盘托架及料盘挡板倾角灵活可调,以此平衡局部气流冲击速度,并结合湿热气流的冲刷包裹特性,改善了干燥过程的均匀性；控制系统基于物料状态对干燥室内温度、湿度及风速实时进行调节与控制,利用温湿度过程控制干燥的焓值加热的技术手段提高了传热效率,实现物料的快速干燥。 马铃薯片的气流冲击干燥动力学研究表明：结构参数包括料盘倾斜角度、料盘距喷嘴间距及喷嘴排列间距,工艺参数包括干燥温度、风速、烫漂时间及切片厚度均对干燥均匀系数产生了极显著影响,除料盘倾斜角度外其余参数均对干燥时间产生了极显著影响；结构参数选择料盘倾斜角度10。、料盘距喷嘴间距72mm、喷嘴排列间距为36mm可以获得较优干燥均匀系数并缩短干燥时间。马铃薯片的气流冲击干燥过程属于降速干燥阶段,水分的内部扩散控制着整个干燥过程,而不同烫漂时间下则均存在升速段。通过费克第二定律求出了马铃薯片气流冲击干燥过程中的水分有效扩散系数在3.830-19.422×10-10m2/s范围内随干燥温度和风速的增大而提高,随切片厚度的增加而显著减小。通过阿伦尼乌斯公式计算出10mm厚马铃薯片的气流冲击干燥活化能为33.47kJ/mol。 温湿度过程控制对马铃薯片气流冲击干燥特性和干燥品质的研究表明：干燥前期以较高控湿参数保持合适的控湿时间能够有效缩短干燥过程；控湿时间和控湿湿度均对干燥时间及干后色泽产生了显著影响；基于温湿度过程控制的马铃薯片内部温度均明显高于连续排湿对照组；在干后收缩方面,干燥前期保持较长时间的高湿参数有利于维持马铃薯片的干后体积。 Weibull分布函数能够很好的模拟马铃薯片基于温湿度过程控制的气流冲击干燥的干燥曲线。在干燥温度、风速及物料初始状态一致的情况下,尺度参数a值随前期控湿时间的增加而增大,而形状参数β则呈波动分布的变化规律。由尺度参数α计算出的马铃薯片在不同干燥条件下的估算水分有效扩散系数Dcal在1.664×10-9m2/s-2.371×l0-9m2/s之间变化,几何参数Rg则在2.575～5.351之间波动。
【关键词】：气流冲击干燥 温湿度过程控制 干燥装置 马铃薯片 干燥特性 Weibull函数
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S226.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 课题的研究意义13-15
• 1.1.1 典型农产物料干燥加工中存在的问题13-14
• 1.1.2 气体射流冲击和温湿度过程控制干燥14-15
• 1.1.3 课题的提出和研究意义15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 气体射流冲击干燥技术研究15-16
• 1.2.2 倾斜射流冲击理论研究16-17
• 1.2.3 温湿度过程控制干燥技术研究17-18
• 1.3 研究方案18-25
• 1.3.1 研究目标18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.3.3 研究方法19-23
• 1.3.4 技术路线23-25
• 第二章 基于温湿度过程控制的倾斜料盘式气流冲击干燥装置的设计25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 整机结构与工作原理25-27
• 2.2.1 整机结构25-27
• 2.2.2 工作原理27
• 2.3 主要工作部件的设计27-37
• 2.3.1 气流分配室27-34
• 2.3.2 风机及加热管选型34-35
• 2.3.3 料架与喷嘴模块35-36
• 2.3.4 湿度调节系统36-37
• 2.3.5 控制系统37
• 2.4 性能验证试验37-40
• 2.4.1 试验原料37-38
• 2.4.2 试验仪器与设备38
• 2.4.3 试验方法38
• 2.4.4 相关计算38-39
• 2.4.5 试验结果与分析39-40
• 2.5 结论40-41
• 第三章 马铃薯片倾斜料盘式气流冲击干燥动力学的研究41-69
• 3.1 引言41-42
• 3.2 材料与方法42-43
• 3.2.1 试验原料42
• 3.2.2 试验仪器与设备42
• 3.2.3 试验方法42
• 3.2.4 试验安排42-43
• 3.2.5 干燥动力学的数学计算43
• 3.3 结果与分析43-67
• 3.3.1 不同料盘倾斜角度对马铃薯片干燥动力学的影响43-48
• 3.3.2 不同料盘距喷嘴间距对马铃薯片干燥动力学的影响48-51
• 3.3.3 不同喷嘴排列间距对马铃薯片干燥动力学的影响51-53
• 3.3.4 不同烫漂时间对马铃薯片干燥动力学的影响53-57
• 3.3.5 不同烫漂时间对马铃薯片干燥动力学的影响57-61
• 3.3.6 不同干燥风速对马铃薯片干燥动力学的影响61-64
• 3.3.7 不同切片厚度对马铃薯片干燥动力学的影响64-67
• 3.4 结论67-69
• 第四章 温湿度过程控制对马铃薯片气流冲击干燥特性和品质的影响69-87
• 4.1 引言69
• 4.2 材料与方法69-71
• 4.2.1 试验原料69-70
• 4.2.2 试验仪器与设备70
• 4.2.3 试验方法70
• 4.2.4 试验安排70
• 4.2.5 干燥动力学的数学计算70
• 4.2.6 马铃薯片色泽评价方法70-71
• 4.3 结果与分析71-85
• 4.3.1 温湿度过程控制对马铃薯片倾斜料盘式气流冲击干燥特性的影响71-79
• 4.3.2 温湿度过程控制干燥过程中马铃薯片内部温度变化79-81
• 4.3.3 温湿度过程控制对马铃薯片倾斜料盘式气流冲击干燥品质的影响81-85
• 4.4 结论85-87
• 第五章 马铃薯片基于温湿度过程控制的气流冲击干燥模型的研究87-93
• 5.1 引言87
• 5.2 材料与方法87
• 5.3 干燥模型的数学计算87-89
• 5.4 结果与分析89-91
• 5.4.1 Weibull分布函数模拟马铃薯片的干燥特性89-90
• 5.4.2 Weibull分布函数计算马铃薯片的水分有效扩散系数90-91
• 5.5 结论91-93
• 第六章 结论与建议93-97
• 6.1 结论93-96
• 6.1.1 基于温湿度过程控制的倾斜料盘式气流冲击干燥装置的设计93
• 6.1.2 马铃薯片倾斜料盘式气流冲击干燥动力学的研究93-95
• 6.1.3 温湿度过程控制对马铃薯片倾斜料盘式气流冲击干燥特性和品质的影响95-96
• 6.1.4 马铃薯片基于温湿度过程控制的气流冲击干燥模型的研究96
• 6.2 论文创新点96
• 6.3 进一步研究的建议96-97
• 参考文献97-105
• 致谢105-107
• 作者简历107

【参考文献】

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