本文選題：果蔬干燥 + 多孔介質(zhì)　； 參考：《陜西科技大學》2016年碩士論文

【摘要】：近些年來,對于多孔介質(zhì)干燥的研究越來越受到人們的重視,而采用模型模擬的方法來研究其干燥過程更是研究的熱點。由于果蔬多孔介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復雜,而采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)干燥模型模擬的結(jié)果與實際果蔬干燥的差距較大,不能較合理的描述多孔介質(zhì)干燥過程中的傳熱、傳質(zhì)的規(guī)律,而這正好是對于提高果蔬干燥品質(zhì)的研究所必需的。針對這些問題的研究,本文以蘋果為果蔬多孔介質(zhì)的代表進行其干燥過程的模擬及試驗研究：對不規(guī)則孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型進行了建立。首先采用實驗的方法測定了凍干蘋果片的孔隙率、孔隙密度、孔隙直徑分布,并確定了孔隙配位數(shù)等參數(shù)；然后構(gòu)建了蘋果多孔介質(zhì)的不規(guī)則孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型,該模型的參數(shù)采用實際測得蘋果多孔介質(zhì)的參數(shù),這樣的孔道網(wǎng)絡(luò)模型模擬能很好地應用于實際蘋果多孔介質(zhì)的干燥過程。以蘋果多孔介質(zhì)為試驗對象,進行了蘋果片多孔介質(zhì)的熱風干燥試驗,試驗中對蘋果片的溫度和濕分含量進行了測量,并得到了其干燥曲線、濕分場、溫度曲線和溫度場。根據(jù)建立的孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型對孔隙尺度上的數(shù)學模型進行了建立,包括傳熱方程、傳質(zhì)方程和能量方程,數(shù)學模型將孔隙中的毛細效應及開爾文效應對干燥過程中的傳熱傳質(zhì)的影響進行了考慮。對所建立的孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型進行了傳熱、傳質(zhì)網(wǎng)格劃分,采用控制容積平衡法對所建立的數(shù)學模型進行了差分離散化,進而求解出模型的溫度場、濕分場分布。采用VC++和Matlab聯(lián)合編程軟件對蘋果片孔道網(wǎng)絡(luò)干燥進行了模擬分析。通過對模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析可知,所建立的孔道網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好的描述實際果蔬多孔介質(zhì)干燥過程中的熱質(zhì)傳遞過程,模擬的干燥曲線與實際物料干燥曲線較為接近,模擬的濕分場分布能夠反映出實際物料干燥過程中的濕分場分布特征;模擬的溫度曲線與實際物料干燥過程中溫度曲線的變化趨勢基本一致,模擬溫度值與試驗溫度值相比較高。不同的物料結(jié)構(gòu)參數(shù)的干燥試驗表明：孔隙率、平均配位數(shù)等參數(shù)對干燥模擬有較大的影響。孔隙率越大,干燥時間就越長,平均溫度越低；平均配位數(shù)越大,干燥時間就越長,平均溫度越高。
[Abstract]:In recent years, more and more attention has been paid to the study of porous media drying. Because the internal structure of porous media is very complex, the result of traditional continuous medium drying model is far from that of actual drying process, so it can not reasonably describe the law of heat and mass transfer in the drying process of porous medium. This is necessary to improve the drying quality of fruits and vegetables. In order to solve these problems, the drying process of apple as the representative of porous medium for fruits and vegetables was simulated and tested. The physical model of irregular pore network was established. The porosity, pore density and pore diameter distribution of freeze-dried apple slices were measured by experimental method, and the parameters of pore coordination number were determined, and then the physical model of irregular pore network in apple porous media was constructed. The parameters of the model are measured by the actual parameters of the porous medium of apple. This model can be used to simulate the drying process of the porous medium of apple. The hot air drying test of apple slice porous media was carried out. The temperature and moisture content of apple slice were measured, and the drying curve, wet field, temperature curve and temperature field were obtained. According to the physical model of pore network, the mathematical model on pore scale is established, including heat transfer equation, mass transfer equation and energy equation. The effects of capillary effect and Kelvin effect on heat and mass transfer during drying are considered in the mathematical model. The physical model of the pore network is divided into heat and mass transfer meshes, and the mathematical model is discretized by using the control volume balance method, and the temperature and moisture distribution of the model is solved. Using VC and Matlab programming software, the drying of apple slice pore network was simulated and analyzed. Through the comparison and analysis of the simulation results and the experimental results, it can be seen that the established pore network model can describe the heat and mass transfer process in the drying process of the actual fruit and vegetable porous media. The simulated drying curve is close to the actual material drying curve, and the simulated wet field distribution can reflect the distribution characteristics of the actual material drying process. The simulated temperature curve is basically consistent with the change trend of the actual material drying process, and the simulated temperature value is higher than the experimental temperature value. The drying test of different material structure parameters shows that the porosity and the average coordination number have great influence on the drying simulation. The larger the porosity, the longer the drying time and the lower the average temperature; the larger the average coordination number, the longer the drying time and the higher the average temperature.
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

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本文編號：1782621