干燥是農產品深加工的重要環(huán)節(jié),隨著干燥技術、干燥方法的不斷發(fā)展,干燥設備的種類也不斷增多。其中,組合干燥設備結合了各種單一干燥技術的優(yōu)點,實現了各種干燥技術的優(yōu)勢互補,具有良好的發(fā)展前景。本文在實驗室中太陽能組合干燥設備的基礎上,對果蔬進行干燥工藝的試驗研究,為試驗型組合干燥設備模塊化設計提供了理論基礎及技術依據。通過對試驗型組合干燥設備設計,使其達到能耗低、干燥效率及產品品質高的要求。本文從果蔬組合干燥工藝的研究入手,以果蔬為試驗材料進行熱風真空組合干燥試驗研究,利用直觀分析法和Excel及SPSS數據處理軟件對試驗結果進行極差分析、方差分析及Duncan多重性分析,得到試驗因素對試驗結果影響的顯著性及果蔬組合干燥工藝較為理想的方案組合。通過干燥試驗的研究發(fā)現:(1)果蔬干燥試驗在夏季進行,在試驗過程中太陽能熱水系統(tǒng)提供的水溫較低,輔助加熱時間較長,干燥過程中能耗高;(2)組合干燥箱在熱風干燥階段干燥不均勻即上下托盤中的物料脫水程度不一且相差很大,產品品質很差。果蔬干燥工藝的試驗研究為干燥設備的結構設計提供理論依據。針對上述第一個問題,本文對現有組合干燥設備的太陽能熱水系統(tǒng)進行了分析并提出優(yōu)化設計方案,通過對幾種典型集熱器計算、分析、比較,實驗室組合干燥設備的太陽能集熱系統(tǒng)采用2組規(guī)格為Φ58×1800mm×35的全玻璃管真空管式集熱器及容積為500L的圓柱形儲熱水箱使得太陽能熱水溫度從目前60℃提高到80℃。針對第二個熱風干燥不均勻問題,本文通過改變熱風進風方式對試驗型傳統(tǒng)干燥箱結構進行了設計,提出了兩種新型干燥箱結構設計方案。為了驗證、分析、比較出更佳的結構設計方案,應用Solidworks三維建模軟件、Gambit網格劃分軟件、FLUENT流場分析軟件及Tecplot后處理軟件對試驗型傳統(tǒng)干燥箱及兩種新型干燥箱即靜壓式平行送風型干燥箱和側懸掛式干燥箱進行了數值模擬分析。通過對三種干燥箱內熱風速度場分布及溫度場分布的模擬結果進行分析比較,得出側懸掛式干燥箱結構為更佳設計方案的結論。為了進一步分析側懸掛式干燥箱的側充氣室傾角對干燥箱內流場分布的影響,改變側充氣室的寬度h,對干燥箱進行數值模擬分析,進一步驗證干燥箱結構設計的合理性及確定結構尺寸,完成新型組合干燥設備的結構設計。新型組合干燥設備的設計解決了試驗型傳統(tǒng)干燥設備干燥不均勻、能耗高的問題,提高了干燥速率及產品的品質,縮短了干燥時間。新型試驗型組合干燥設備設計為干燥工業(yè)中大型組合干燥設備的設計奠定了基礎。本課題的研究為果蔬干制加工工藝、組合干燥設備設計以及將太陽能應用于干燥設備的進一步發(fā)展提供了理論依據,為研究大型太陽能組合干燥設備設計及其在干燥工業(yè)生產中的推廣應用提供了重要的參考價值。
【學位單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TK515
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內外果蔬干燥技術的發(fā)展現狀
        1.2.1 太陽能干燥技術
        1.2.2 國內熱風真空組合干燥技術
        1.2.3 國外熱風真空組合干燥技術
    1.3 課題研究的目的和意義
    1.4 課題研究方案
        1.4.1 研究目標
        1.4.2 研究內容
2 果蔬組合干燥及數值模擬的理論基礎
    2.1 果蔬干燥理論基礎
        2.1.1 果蔬干制的基本原理
        2.1.2 干燥基本參數
    2.2 CFD數值模擬的理論基礎
        2.2.1 CFD在食品干燥設備設計中的應用
        2.2.2 CFD的基本理論及應用步驟
    2.3 本章小結
3 果蔬組合干燥試驗及分析
    3.1 試驗材料
    3.2 試驗設備及測量儀器
        3.2.1 試驗裝置
        3.2.2 實驗工具及測量儀器
    3.3 試驗方法
        3.3.1 果蔬組合干燥試驗流程
        3.3.2 試驗設計
        3.3.3 評價指標
    3.4 試驗結果
        3.4.1 黃瓜的組合干燥試驗結果
        3.4.2 獼猴桃的組合干燥試驗結果
        3.4.3 蘋果片的組合干燥試驗結果
    3.5 試驗結果分析
        3.5.1 黃瓜的干燥試驗結果分析
        3.5.2 獼猴桃的干燥試驗結果分析
        3.5.3 蘋果片的干燥試驗結果分析
    3.6 結論
    3.7 本章小結
4 太陽能系統(tǒng)設計
    4.1 太陽輻射量資料的收集及月平均冷水溫度的計算
    4.2 集熱器的相關計算公式
        4.2.1 集熱器面積的計算公式
        4.2.2 節(jié)能效益分析計算依據
    4.3 集熱器的分析計算
        4.3.1 平板型集熱器
        4.3.2 全玻璃管真空管式集熱器
        4.3.3 熱管真空管式太陽能集熱器
        4.3.4 三種集熱器分析結果比較
    4.4 結論
    4.5 本章小結
5 干燥箱數值模擬及結構優(yōu)化設計
    5.1 果蔬干燥箱的結構形式
        5.1.1 傳統(tǒng)底側進風式干燥箱結構
        5.1.2 靜壓式平行送風型干燥箱結構
        5.1.3 側懸掛式干燥箱結構
    5.2 數學模型及邊界條件
        5.2.1 不可壓縮流體的數學模型
        5.2.2 多孔介質傳熱流動的數學模型
        5.2.3 邊界條件
    5.3 傳統(tǒng)干燥箱數值模擬分析
        5.3.1 建模及網格劃分
        5.3.2 FLUENT數值模擬結果及分析
    5.4 靜壓式平行送風型干燥箱與側懸掛式干燥箱數值模擬及分析比較
        5.4.1 兩種新型干燥箱的建模及網格劃分
        5.4.2 兩種新型干燥箱的模擬結果及分析比較
        5.4.3 總結
    5.5 側懸掛式干燥箱風室傾斜角度對流場分布的影響
        5.5.1 不同傾角的側充氣室對干燥箱內風速場的影響
        5.5.2 不同傾角的側充氣室對干燥箱內溫度場的影響
        5.5.3 總結
    5.6 新型干燥箱的結構設計
    5.7 本章小結
6 總結及展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位之間發(fā)表的學術論文目錄

【參考文獻】

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本文編號：2890194