本文關(guān)鍵詞：基于溫濕度控制的熱風(fēng)干燥裝置設(shè)計與試驗

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【摘要】：針對現(xiàn)有的熱風(fēng)干燥技術(shù)中,物料干燥時間長,容易結(jié)殼等問題,提出了溫濕度控制的熱風(fēng)干燥技術(shù),設(shè)計安裝了溫濕度控制的箱式熱風(fēng)干燥機,并以胡蘿卜為原料,研究了胡蘿卜在不同相對濕度和階段降濕干燥條件下的干燥特性和干燥品質(zhì)；設(shè)計了基于物料內(nèi)部溫度的相對濕度自動控制程序；并對溫濕度控制的熱風(fēng)干燥技術(shù)進(jìn)行了適用性研究。干燥機主要由內(nèi)循環(huán)軸流風(fēng)機、加熱管、加濕裝置、稱量裝置和控制系統(tǒng)等部分組成。通過內(nèi)部擾流風(fēng)機作用提高干燥室內(nèi)部溫濕度和風(fēng)速的均勻性,設(shè)置濕簾加濕裝置實現(xiàn)相對濕度的精確控制,設(shè)置稱量裝置對干燥物料實現(xiàn)自動稱量。干燥溫度60℃C,熱風(fēng)相對濕度20%條件下胡蘿卜的干燥驗證試驗表明,干燥室內(nèi)部溫濕度和風(fēng)速流場均勻,不同位置物料干燥均勻,均為6 h；采用積分分離式PID算法控制相對濕度的最大偏差為0.5%；溫度在20-70℃℃,載荷在25-300 g范圍內(nèi),自動稱量裝置的最大偏差為0.3g。在干燥溫度60℃C、風(fēng)速3.0 m/s條件下,研究了相對濕度(20%、30%、40%、50%)及第一階段相對濕度50%保持不同時間(10、30、60、90 min),第二階段相對濕度20%下,胡蘿卜片的干燥特性。研究結(jié)果表明：恒定相對濕度干燥條件下,熱風(fēng)相對濕度20%比50%條件下干燥時間縮短了27.6%,相對濕度越低干燥速率越大；分段降濕干燥條件下,熱風(fēng)相對濕度50%保持30min后降低為20%,其干燥時間比相對濕度恒定為20%條件下縮短了18.5%,干燥過程出現(xiàn)2個升速階段；Weibull分布函數(shù)可以很好地描述胡蘿卜恒定濕度和階段降濕干燥過程。尺度參數(shù)α范圍在1.864-3.635 h之間,形狀參數(shù)β值在1.296-1.713之間,水分有效擴散系數(shù)在1.17x10-1～2.92×10-9 m2/s之間。對綠紅值、復(fù)水率、能耗和干燥時間進(jìn)行綜合評價顯示,熱風(fēng)相對濕度50%保持30 min干燥條件下綜合評分較高為0.91。設(shè)計了在干燥介質(zhì)溫度和風(fēng)速一定時,基于監(jiān)測物料內(nèi)部溫度的干燥介質(zhì)相對濕度控制方式。該相對濕度控制方式前期保持較高恒定的相對濕度,使物料迅速升溫；中期物料溫度保持特定值進(jìn)行排濕干燥,物料溫度有上升趨勢時停止排濕；后期物料保持較高溫度值進(jìn)行排濕干燥。胡蘿卜驗證試驗結(jié)果表明,該相對濕度控制方式提高了干燥效率,物料溫度前期迅速上升,中期物料溫度階梯式上升,后期溫度緩慢上升；干燥介質(zhì)中相對濕度變化趨勢同濕含量相一致,前期迅速上升,中期振蕩式下降,后期緩慢降低最終趨于穩(wěn)定。該相對濕度控制方式干燥后的胡蘿卜具有較高的復(fù)水率為4.11,相比于前期相對濕度50%后期相對濕度20%能耗降低了7%。以桂圓和山藥片為例,研究了溫濕度控制的熱風(fēng)干燥技術(shù)的適用性。桂圓連續(xù)排濕干燥時間相對于自動控濕干燥時間縮短了15.5%；山藥片厚度為6 mm時,連續(xù)排濕優(yōu)于自動控濕干燥工藝,當(dāng)切片厚度大于6 mm時,自動控濕干燥工藝優(yōu)于連續(xù)排濕干燥工藝。山藥片厚度為6 mm時,畢渥數(shù)Bi值范圍為0.093～0.108,切片厚度大于6 mm時,Bi值范圍為0.124～0.144。物料在連續(xù)排濕干燥條件下,如果干燥曲線的Weibull分布函數(shù)中β1,則說明此種物料可能不適應(yīng)于溫濕度控制干燥技術(shù)；而當(dāng)β1時,通過Bi值來判斷,當(dāng)物料厚度增大,Bi0.1時,適用于自動控濕干燥方法；當(dāng)物料厚度較小,Bi0.1時,適用于連續(xù)排濕干燥方法。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S226.6

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本文編號：1307448