【摘要】：我國是農(nóng)業(yè)大國,水果和蔬菜的產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位,農(nóng)產(chǎn)品干制已經(jīng)成為我國農(nóng)產(chǎn)品加工、增值的一種重要手段。紅外干燥作為一種新型干燥技術(shù),具有干燥品質(zhì)好、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),在短短幾十年里得到了迅猛的發(fā)展�，F(xiàn)有的紅外干燥設(shè)備多為固定式結(jié)構(gòu),在干燥過程中存在干燥不均勻、手工操作環(huán)節(jié)多等現(xiàn)象�；诖�,本文開展一種小型紅外帶式干燥設(shè)備的研究,在分析農(nóng)產(chǎn)品紅外輻射干燥動力學(xué)的基礎(chǔ)上,從分層帶式結(jié)構(gòu)的原理出發(fā),完成小型紅外帶式干燥機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)物制作;根據(jù)干燥機(jī)的控制需求完成控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)以及電氣連接,通過Simulink仿真研究比較PID和模糊PID控制算法的控制性能,通過實(shí)驗(yàn)評價(jià)干燥機(jī)溫度控制性能;最后以甘藍(lán)型油菜籽為例,通過靜態(tài)和動態(tài)干燥實(shí)驗(yàn)討論不同干燥溫度、輻射距離、初始含水率和厚度對其干燥特性的影響,主要研究結(jié)論如下:(1)干燥機(jī)將分層帶式結(jié)構(gòu)與紅外干燥技術(shù)相結(jié)合,主要由機(jī)架、紅外加熱管、傳動滾筒、步進(jìn)電機(jī)、特氟龍輸送帶、軸流風(fēng)機(jī)、隔板、箱壁和電控箱等組成。隔板將干燥室分隔為上下兩個(gè)獨(dú)立空間,物料通過輸送系統(tǒng)由上至下依次進(jìn)行傳送,輻射加熱系統(tǒng)為物料干燥提供所需熱量,且輻射距離可根據(jù)物料需求進(jìn)行調(diào)節(jié),干燥過程的濕空氣由箱壁上的軸流風(fēng)機(jī)排出。設(shè)備不僅可實(shí)現(xiàn)對物料的自動連續(xù)干燥,而且符合實(shí)用和方便的設(shè)計(jì)理念,適用于家庭和實(shí)驗(yàn)室對物料進(jìn)行干燥。(2)控制系統(tǒng)以STM32F407為核心,主要由溫度控制模塊、電機(jī)控制模塊和風(fēng)機(jī)控制模塊組成。干燥室內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立空間內(nèi)的溫度、物料傳送速度和軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)速均可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制,以滿足不同干燥工藝需求。通過Simulink仿真研究比較PID控制和模糊PID控制的響應(yīng)特性。通過實(shí)驗(yàn)得到了干燥機(jī)在95、100、105°C時(shí)溫度控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。結(jié)果表明:模糊PID控制在超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和靜態(tài)誤差方面均優(yōu)于PID控制;溫度在達(dá)到設(shè)定值后,呈正弦周期上下波動,且波動范圍不超過1.5°C。(3)通過正交試驗(yàn)得到了在不同干燥溫度、輻射距離、初始含水率和厚度條件下甘藍(lán)型油菜籽的紅外干燥特性。通過SPSS線性回歸分析,獲得油菜籽的有效水分?jǐn)U散系數(shù)。通過極差和方差分析,比較4種因子對有效水分?jǐn)U散系數(shù)的影響程度,并以最優(yōu)工程平均方案對1kg油菜籽加濕后進(jìn)行動態(tài)連續(xù)干燥實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:油菜籽干燥主要發(fā)生在降速干燥階段,且在不同條件下的干燥特性曲線變化趨勢大體一致;實(shí)驗(yàn)所得的有效水分?jǐn)U散系數(shù)為1.863×10-9~5.165×10-9m2/s,厚度對其影響較大,干燥溫度次之,初始含水率較小;最優(yōu)工程平均方案干燥后的油菜籽含水率為5%d.b.,且色澤和品質(zhì)較好。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S226.6

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本文編號：2715082