本文關(guān)鍵詞：真空條件下紅外加熱干燥的特性

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【摘要】：本論文主要研究了紅外加熱干燥技術(shù)在真空條件下的應用。綜述了紅外加熱干燥技術(shù)的干燥原理、干燥特點和其研究發(fā)展歷程,在研究紅外加熱干燥和真空干燥原理的基礎(chǔ)上,分析了紅外加熱干燥在真空條件下的工作優(yōu)勢,并將其與傳統(tǒng)干燥技術(shù)進行比較。對比表明真空條件下紅外加熱干燥技術(shù)具備干燥效率高、干燥產(chǎn)品品質(zhì)好、熱能利用率高、對環(huán)境無污染、干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單等特點,具有廣闊的市場應用前景。在原有真空帶式干燥設(shè)備的基礎(chǔ)上,自行設(shè)計改造成了研究所需的真空紅外加熱干燥設(shè)備。該設(shè)備紅外輻射器之間的距離以及紅外輻射器和被干物料之間的距離可以通過滑動燈管支架上的活動套管實現(xiàn)調(diào)節(jié),為研究真空條件下紅外加熱干燥的特性提供了有利的保障。論文中給出了“真空條件”的定義,使用FLUENT軟件模擬了不同真空度時實驗設(shè)備內(nèi)的真空條件,分析了真空度變化對設(shè)備內(nèi)壓力分布和氣體速度的影響。使用溫度傳感器測量了不同真空度時實驗設(shè)備內(nèi)置物板(盛放物料的支撐板)上的溫度,分析了真空度變化對置物板上溫度變化的影響。研究表明,真空度越低,設(shè)備內(nèi)壓力分布越不均勻：真空度越高,設(shè)備內(nèi)氣體速度越大；真空度越高,置物板上的溫度越高。本論文理論分析了影響真空條件下紅外加熱干燥過程的內(nèi)在因素和外在因素,并以南瓜漿為材料,進行了真空條件下紅外加熱干燥過程的動力學實驗研究。實驗主要研究了紅外加熱管輸入功率(450、500、550、600W)、物料層厚度(1、2、3mm)和真空度(0.01、0.03、0.05、0.1MPa)對干燥特性的影響,研究表明紅外加熱管輸入功率越高,干燥速率越快,即600W550W500W450W;物料層厚度越薄,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。為了控制干燥產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化干燥過程,研究了真空條件下紅外加熱干燥的動力學數(shù)學模型。本論文以真空度0.01MPa、物料層厚度2mm,輸入功率分別為450W、 500W、550W、600W條件下四組實驗數(shù)據(jù)為實驗樣本,求得其水分比MR,并運用軟件Matalab 2009a中的非線性回歸功能將MR曲線對10種不同的干燥動力學模型進行非線性回歸擬合,得到了適合真空條件下紅外加熱干燥的動力學模型,并確定了動力學模型中的干燥常數(shù),建立了真空條件下紅外加熱干燥的精確的動力學模型。
【關(guān)鍵詞】：紅外加熱干燥 真空 FLUENT 干燥動力學 干燥模型
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB4;TM924.76
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符號表9-10
• 1 前言10-19
• 1.1 課題提出的背景和意義10-11
• 1.2 常用的食品干燥技術(shù)11-14
• 1.2.1 熱風干燥技術(shù)11
• 1.2.2 真空冷凍干燥技術(shù)11-12
• 1.2.3 微波干燥技術(shù)12-13
• 1.2.4 熱泵干燥技術(shù)13
• 1.2.5 滲透干燥技術(shù)13-14
• 1.3 紅外干燥技術(shù)14-17
• 1.3.1 紅外輻射的基本概念14-15
• 1.3.2 紅外輻射干燥機理15-16
• 1.3.3 紅外輻射干燥的研究現(xiàn)狀16
• 1.3.4 真空紅外輻射干燥技術(shù)16-17
• 1.3.5 真空條件下紅外輻射干燥的特點17
• 1.4 本論文的研究意義和內(nèi)容17-19
• 1.4.1 本論文的研究意義17-18
• 1.4.2 本論文的研究內(nèi)容18-19
• 2 實驗設(shè)備介紹19-24
• 2.1 紅外加熱器的選型與安裝19-22
• 2.1.1 紅外加熱器的選型19-20
• 2.1.2 紅外加熱器的安裝20-22
• 2.2 實驗設(shè)備的組成22-23
• 2.2.1 紅外加熱系統(tǒng)22
• 2.2.2 真空系統(tǒng)22
• 2.2.3 傳感控制系統(tǒng)22-23
• 2.3 實驗設(shè)備工藝流程圖和實體圖23-24
• 3 真空度變化對真空條件影響的研究24-31
• 3.1 “真空條件”的定義24
• 3.2 不同真空度下實驗設(shè)備真空條件的模擬與分析24-29
• 3.3 真空度變化對置物板上溫度分布的影響29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 4 真空條件下紅外加熱干燥過程的動力學研究31-46
• 4.1 真空紅外干燥過程影響因素理論分析31-34
• 4.1.1 影響干燥速率的內(nèi)在因素31-33
• 4.1.2 影響干燥速率的外在因素33-34
• 4.2 實驗材料與儀器34-36
• 4.2.1 實驗材料的選取與制備34-35
• 4.2.2 實驗設(shè)備與儀器35-36
• 4.3 實驗方法36-38
• 4.3.1 實驗指標及其測定方法36-38
• 4.3.2 實驗方法38
• 4.4 實驗結(jié)果與分析38-44
• 4.4.1 紅外加熱管輸入功率對干燥特性的影響38-40
• 4.4.2 物料層厚度對干燥特性的影響40-42
• 4.4.3 真空度對干燥特性的影響42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-46
• 5 真空條件下紅外加熱干燥的動力學模型研究46-58
• 5.1 薄層干燥數(shù)學模型46-50
• 5.1.1 理論方程和半理論方程46-48
• 5.1.2 半經(jīng)驗方程和經(jīng)驗方程48-49
• 5.1.3 干燥模型評價指標49-50
• 5.2 真空條件下紅外加熱干燥過程的數(shù)學模型建立50-56
• 5.2.1 實驗干燥數(shù)據(jù)與干燥數(shù)學模型的擬合50-53
• 5.2.2 南瓜漿真空條件下紅外輻射干燥數(shù)學模型的建立53-56
• 5.3 本章小結(jié)56-58
• 6 結(jié)論58-59
• 7 展望59-60
• 8 參考文獻60-66
• 9 致謝66

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本文編號：1034070