玉米是世界上主要糧食作物,探究其干燥過程中的傳熱傳質特性,不僅可以預測干燥過程中溫度和含水率變化,也可為優(yōu)化干燥過程、提高干燥品質提供理論依據。傳統(tǒng)的研究方式通過二維模型對玉米干燥過程進行分析,由于二維模型精度低使得結果不準確;近年來,三維建模仿真以直觀性、準確性等優(yōu)勢逐漸成為干燥領域的研究熱點。本文選取單個玉米籽粒為研究對象,通過建立三維仿真模型,針對玉米干燥過程中水分遷移特性及其影響因素進行了仿真模擬及實驗分析。首先,基于傳統(tǒng)的干燥理論分析,搭建了溫濕度可控熱風干燥實驗臺,其特征在于本實驗系統(tǒng)采用電加熱及噴淋裝置等設備,且可實現變工況條件下系統(tǒng)宏觀物理參數的測量。利用本實驗臺可對玉米干燥特性進行多方面的分析研究。其次,針對玉米干燥過程中水分遷移特性,構建了單個玉米籽粒熱風干燥的三維多組分仿真模型。為接近玉米的生理結構特征,實體模型由表皮、胚、軟質胚乳和硬質胚乳四部分組成。為提高數學模型精度,選取變物性參數替代定物性參數�；谟邢拊�,利用COMSOL Multiphysics對玉米干燥過程進行仿真模擬,并利用實驗結果對數學模型進行了驗證。然后,基于仿真模型分析了干燥過程中玉米內部水... 

【文章來源】：東北電力大學吉林省

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－２玉米熱風千燥系統(tǒng)示意圖??

第２章玉米熱風干燥實驗系統(tǒng)的設計??熱風干燥系統(tǒng)主要由噴淋室、加熱室、干燥室三部分組成。實驗裝置內各測點位置如??圖２－２所示，其中，加熱室進出口設置了溫、濕度測點，干燥室進口設置了溫、濕度及流??速測點，噴淋室進出口設置了溫、濕度測點。??測速點１測溫點．１測溫點３?測溫點２?測溫點１??千燥室￣?１?＾一噴淋室一＾￣絮￣＾一噴淋室?＇＾Ｖｏ）??測濕點４?測濕點３?測濕點２?測濕點１??圖２－２玉米熱風千燥系統(tǒng)示意圖??圖２－３為玉米熱風干燥實驗系統(tǒng)的模型圖，圖中：１離心風機，２噴淋室，３循環(huán)水??箱，４電加熱器，５干燥室。??ｊｊｊ／Ｆ??圖２－３玉米熱風干燥實驗臺模型??２．２熱風干燥實驗臺主要設備的選型及計算??２．２．１電加熱器及風機選型??風道尺寸為３００ｘ３００?ｍｍ，風管截面流速最大不超過２?ｍ／ｓ，因此，風量為６４８?ｍ３／ｈ。??在玉米干燥后期，水分蒸發(fā)速率降低，并且由于玉米皺縮，空氣阻力相應的減小，此時可??以減小風機的風壓。因此，在保證干燥質量的前提下，考慮節(jié)能降耗，本文選用ＣＦ－１１型??低噪聲多翼式離心通風機。??－９?－??

東北電力大學工學碩士學位論文??．?ｐｍｍｍ??■Ｈｗｉｋ?ｌＢＲ??３ｊ??圖２－４離心式風機??表２－１離心風機選型標準及參數??數量?電壓?轉速?全壓?風量?功率??（臺）?（Ｖ）?（ｒ／ｍｉｎ）?（Ｐａ）?（ｍ／ｈ）?（ｋＷ）??ＣＦ－１１－２Ａ?１?３８０?１４５０?３８０－２６０?７９０－１１２０?０．２５??玉米的初始含水率（干基）Ｍ〇在３０％左右，將其干燥至ＭｅｎｄＳｌ５％－１８％左右，除去??內部自由水和部分物理結合水。為方便選型，此計算部分所需參數選取經驗值。假定環(huán)境??初始溫度為２５°Ｃ，干燥風溫�。疲幔椋驗椋罚�°Ｃ，玉米的比熱容為１．６２?（ｋＪ／ｋｇ／°Ｃ），玉米的初始??溫度７ｂ為２５°Ｃ，水的相變潛熱�。玻担埃�?（ｋＪ／ｋｇ），烘干１?ｋｇ玉米所需熱量計算如下：??除濕量：??Ａ／ｌ?＝?ｌ－（ｌ?－Ａ／〇）／（ｌ?－Ａ／ｅｎｄ）?（２－１）??供干后玉米的質量：??（２－２）??將玉米加熱至烘干溫度所需要的熱量：??Ｑｉ＝ｌ．６２Ｍ２?（ｒａｉｒ－７〇）?（２－３）??水分蒸發(fā)汽化潛熱為：??Ｑ２＝４．２Ｍｉ（ＴａｉｒＴ〇）?＋２５００Ｍｉ?（２－３）??干燥介質（空氣）加熱至烘干溫度所需熱量：??０＝ｌ．〇ｌｘｌ．３ｘ６４８（ｒａｉ「ｒ〇）?（２－４）??考慮１５％的熱損失，烘干所需要的總熱量為：??Ｑ?＆＝１．１５（Ｑ］＋Ｑ２＋Ｑ３）?（２－５）??根據上述計算公式，可以得出烘干１?ｋｇ玉米所需熱量為５８６４４．６３?ｋＪ。??由以上計算得出烘干１?ｋｇ玉米１小時所需總加熱量為５８６４４．６３?ｋＪ，則整個干燥過程??中單位時間

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]熱泵干燥熱力學分析及典型物料干燥性能研究[D]. 張緒坤.中國農業(yè)大學 2005

碩士論文
[1]煙葉烘烤過程中的熱濕分析與優(yōu)化[D]. 包亞峰.重慶大學 2015
[2]基于實體模型的玉米顆粒熱風干燥模擬研究[D]. 孔寧華.東北大學 2013
[3]玉米種子干燥過程中皮層阻力影響的研究[D]. 葛玉姣.東北大學 2012
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本文編號：3602713