真空干燥动力学实验平台的设计及测试北大核心CSCD

真空干燥既能保证干燥后物料品质,又能提高干燥速率,且具有干燥温度低,温差热应力小和适用于热敏性物料干燥等优点。相对于传统热风干燥,作为热敏性作物的稻谷采用真空干燥可以有效降低爆腰率和提高发芽率。为研究稻谷真空干燥动力学特性,设计搭建了可准确控制相对压力、温度并实时测量质量的干燥动力学实验平台。该平台包括真空控制模块、温度控制模块、质量称量模块、实时数据采集与控制模块以及数据处理模块。对实验平台的真空控制、温度控制和质量测量性能进行测试分析,结果表明该平台能够实现相对压力和温度的准确控制并实现干燥数据的实时精确采集。     

稻谷真空干燥动力学实验研究

以干基含水率为28.02%的稻谷为研究对象,研究了相对压力(-20、-50和-80 k Pa)和温度(40、50、60和70℃)对稻谷真空干燥特性的影响。结果表明,相对压力对稻谷干燥的影响不大,温度对稻谷干燥的影响较明显。温度越高,达到目标含水率所需的时间越短,干燥速率和峰值干燥速率越大。采用9种不同的等温干燥模型对不同干燥温度下的实验结果进行拟合分析,模型拟合的相关系数R2均高于0.9860,拟合效果均较好,其中Midilli and Kucuk模型的R2均高于0.9990,拟合效果最好。稻谷的有效水分扩散系数随温度的升高而增大,干燥活化能为37.43 k J/mol。     

真空干燥箱内温度分布特征研究

真空干燥箱可在常温甚至低温下干燥物料,特别适用于热敏性、易分解、易氧化等物品的快速干燥,在食品加工、医药制药等行业得到广泛应用。文章采用经校准的无线温度记录仪测量了真空干燥箱在常压和1 kPa两种工作条件下,工作区域温度分布特点,研究结果表明此两种条件下,真空干燥箱内温度波动度均小于1℃;由于传热方式的改变,1 kPa条件下温场均匀性变差。     

真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统设计与实验

为了探索真空膜蒸馏纤维膜组件的在干燥领域的新型利用方式,本文针对种子等热敏性物料,设计并搭建了真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统,分析了系统蒸汽流量和热效率的变化规律,在此基础上选取朝天椒辣椒籽作为典型热敏性物料进行干燥品质的实验研究,探索新型干燥工艺的使用场景。研究结果表明：新型干燥系统传热传质性能与真空膜组件相近,随进料温度升高,系统的蒸汽产量也升高且增长速率加快,热效率也升高但增长速率减缓,进料温度为70 ℃系统蒸汽产量高达41 m3/h,热效率达到90.6%,相同干燥温度下干燥品质也优于热风干燥,干燥温度50 ℃时发芽率提升了3.53%。同时对低压过热蒸汽的过热度调控技术进行了探索,对后续应用前景及研究发现进行展望。     

甘露醇冷冻干燥室内真空压力特性的研究

冷冻干燥室的真空系统为冷冻干燥提供了真空环境,真空压力特性对冷冻干燥过程顺利进行至关重要,本文以甘露醇溶液的冷冻干燥过程为例,从三个方面对冷冻干燥室内真空压力特性进行了研究:一、真空度对冷冻干燥物料质量称量的影响;二、真空度对冷冻干燥物料瓶内温度的影响;三、真空度对冷冻干燥物料一次干燥速率的影响.通过实验,得出结论:真...     

稻谷薄层真空脉动干燥特性及含水率预测模型

为探究稻谷的真空脉动干燥特性,提升干燥品质,本文研究了不同干燥温度、相对真空度和真空保持时间对稻谷干燥时间和速率的影响;同时根据单因素试验结果进行正交试验确定稻谷真空脉动干燥最佳工艺参数;构建基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的稻谷干燥过程含水率预测模型。结果表明:干燥温度和真空度对稻谷干燥时间、爆腰增率均有显著影响,各因素影响顺序为干燥温度真空度真空保持时间,此时稻谷的最佳干燥工艺为:干燥温度55℃,真空度80 kPa,真空保持时间3 min,干燥过程中有效水分系数为(1.7371～3.1285)×10~(-10) m~2/s,干燥活化能为35.59 kJ/(mol·K)。利用网格搜索和交叉验证的方法进行参数寻优,建立LS-SVM的含水率预测模型精度高,平均预测精度达99.4425%,为稻谷真空脉动干燥应用及含水率在线预测提供理论依据。     

EAST装置PKR251型真空规管的修复及标定技术研究

EAST装置复杂的真空系统需要大量PKR251型真空规管实时测量,并获得准确的真空度数据,但是长时间运行后会出现测量结果不准的现象。PKR251型真空规管的修复和标定技术是通过对规管内部电极、极板等关键部件的去污(更换)、清洗和烘烤处理,修复计量不准或错误的真空规管。搭建规管标定平台模拟EAST装置的真空环境,通过控制充入真空室内高纯氮气的充气速率,改变真空室内的气体压力,比较单个规管与标准规的读数,判定规管测量准确度,实现规管标定。标定实验发现修复后的PKR251型规管在不同压力下线性度较好,满足EAST装置真空测量要求。     

一种四极杆质谱仪真空测量及控制系统的研制

本文介绍了一种基于ARM微控制器的真空测量及控制系统。系统由ARM微控制器、ADC采集电路、CAN通讯接口、HM-TRP无线收发模块、上位机和真空规组成。将其应用于四极杆质谱仪,能同时测量接口、离子传输和四极杆三个部分的真空度,并据此实现了仪器单元的级联控制和仪器的流程控制;同时,将各个部分的真空度上传至上位机显示以及通过无线模块传送至显示终端进行显示和控制。将该系统应用于钢研纳克检测技术有限公司的PlasmaMS 300仪器,实验表明,该系统能准确且稳定地实时监测仪器的真空度,确保了仪器的正常工作及关键部件的安全;同时,部件间的级联控制和整机流程控制进一步提高了仪器的自动化程度和可靠性。     

大型食品真空冷冻干燥设备控制系统设计与应用研究

针对大型冻干设备控制对象复杂,可靠性及控制精度要求高,特别是冻干设备中加热系统的大惯性、纯滞后、非线性以及时变等特点,在FD-200冻干设备控制系统设计中,采用二次热源控温法,并选用带自动修改调节因子的Fuzzy控制算法,实现对加热搁板温度的控制;采用PID控制调节电动调节充气阀的开度以控制干燥仓的充气量,实现对干燥仓压力的控制;手动调节制冷系统的制冷量和蒸发温度,实现对冷阱温度的控制。碎冰冻干实验和小葱冻干实验表明,加热搁板温度控制精度为±0.6℃,干燥仓压力控制精度为±4 Pa,冷阱温度控制精度±2.5℃,各控制精度均能较好地满足冻干工艺要求。     

基于低温制冷机的低温流体电容式密度测量

设计并搭建了一套基于G-M低温制冷机的电容式密度测量实验装置,由平行板电容器、样品流体测试腔、充排气体管路、低温制冷机、温度测量与控制单元、压力测量单元、真空绝热保护腔以及高真空排气系统八个部分组成。该系统适用温度测量范围为15—300 K,压力测量范围0.01—0.3 MPa。实验中的低温液体由常温气体经低温制冷机冷却液化得到,并蓄存在装有平行板电容器的样品测试腔内。该测试腔上开有视窗,可用于观察冷却过程中低温液体的形成及其液位。对受控压力及温度下的液氮、液氩两种低温流体的密度进行了测量,所得数据与文献实验值及美国NIST标准数据吻合良好,液相区相对偏差小于±0.5%。该密度测量系统今后可用于测量其他流体(包括混合物)在低温下的p-ρ-T数据,还有望经过改进和集成化设计后实现LNG和空分等工业领域的低温流体密度在线实时监测。     

真空技术在化学工业中的应用

真空技术广泛的应用于化学工业生产之中,所使用的真空度范围很宽,从几十毫米 汞柱到万分之几的毫米汞柱真空度,视被处理物料的性质和工艺要求而异,应用真空技 术,大致可分为如下几个方面: 1.在化工生产流程中,真空蒸馏、真空蒸发、真空干燥等单元用途较广。基本原理 是在真空下,使被处理物料的某些组份沸点降低,能够在较低温度下操作。这样,一方 面可以避免热敏性物料在较高温度时破坏;另一方面因为可以用较低温度的热源加热, 在生产中易于解决;再则是在真空下操作,降低系统中氧的含量,可以免除物料的氧化 变质。 例如蒸馏苯酚,苯酚的沸点是…     

果蔬真空冰温测量的实验研究

对两大第三代农产品保鲜技术——冰温保鲜和真空保鲜加以结合,提出了真空冰温保鲜技术概念,而实现这一技术的关键是需要准确测量出真空压力下果蔬的冰温.针对西红柿和辣椒两种果蔬在不同真空压力下的冰点温度进行了大量测量实验研究,分别测出常压、0.08MPa、0.06MPa、0.04MPa压力下两种果蔬的冰温实验值,进而得到各自的冰点温度曲线及拟合公式.实验结果表明贮藏压力的不同对两种果蔬的冰温变化趋势有不同的影响.     

熟化甘薯片微波真空干燥特性及其动力学北大核心CSCD

研究熟化甘薯片微波真空干燥过程中微波功率密度(0.6,0.75,1,1.5,3 W/g)和相对压力(0,-20,-40,-60,-80 kPa)对其干燥特性的影响,通过建立动力学模型来预测熟化甘薯片微波真空干燥过程中的水分变化。研究结果表明:在不同微波功率密度下,将初始干基含水率为1.61的熟化甘薯片进行干燥,所需时间为22~95 min,明显少于同等试验条件下的热风干燥;且熟化甘薯片的微波真空干燥过程包含有升速、恒速和降速三个阶段;随着相对压力的降低,干燥速率逐渐增大,但相对压力低于-60 kPa后,再次降低压力对于干燥速率影响不显著。熟化甘薯片的微波真空干燥动力学模型满足Page模型。本研究可为实现熟化甘薯片的高效干燥及品质保证提供新思路,为相关设备的开发提供理论依据。     

熟化甘薯片微波真空干燥特性及其动力学

研究熟化甘薯片微波真空干燥过程中微波功率密度(0.6,0.75,1,1.5,3 W/g)和相对压力(0,-20,-40,-60,-80 kPa)对其干燥特性的影响,通过建立动力学模型来预测熟化甘薯片微波真空干燥过程中的水分变化。研究结果表明:在不同微波功率密度下,将初始干基含水率为1.61的熟化甘薯片进行干燥,所需时间为22～95 min,明显少于同等试验条件下的热风干燥;且熟化甘薯片的微波真空干燥过程包含有升速、恒速和降速三个阶段;随着相对压力的降低,干燥速率逐渐增大,但相对压力低于-60 kPa后,再次降低压力对于干燥速率影响不显著。熟化甘薯片的微波真空干燥动力学模型满足Page模型。本研究可为实现熟化甘薯片的高效干燥及品质保证提供新思路,为相关设备的开发提供理论依据。     

一种用于飞秒激光实验的柔性真空低温系统

为满足某飞秒激光实验需要,研制了一套低温系统,该系统由真空腔体和制冷系统组成,制冷系统冷源为液氮或液氦。在实验晶体样品的周围使用4个并联电阻加热片提供加热功率,通过PID控制策略,可以将晶体温度控制在5—300 K范围内的任何点。除此之外,该低温系统引入了柔性的输液和排气管路,能够保证晶体在二维移动平台控制下实现一定范围内的移动和转动。介绍了整个真空低温系统的组成,并对系统漏热和晶体温度分布进行了数值模拟,完成了温度测量与控制实验。实验结果表明,通过采用冷气体调节与PID组合的控制策略,当在5—80 K内使用液氦作为冷源时,晶体温度的波动小于0.9 K,当在80—300 K内使用液氮作为冷源时,晶体温度波动小于1.3 K。     

疏解棉秆微波真空干燥特性及动力学模型

疏解棉秆在进行重组材之前,要进行干燥处理。本研究以疏解棉秆为研究对象,探讨了疏解棉秆在不同微波功率密度(8,10,13,20 W/g)和不同相对压力(0,-20,-40,-60,-80 kPa)时的干燥情况,研究了不同的微波功率密度和相对压力对疏解棉秆干燥特性的影响,通过建立动力学模型来预测疏解棉秆微波真空干燥过程中的水分变化。结果表明:当初始含水率大约为100%时,不同的微波强度下,干燥所需时间为9~16 min,明显少于同等条件下热风干燥时间;并且在干燥过程只有升速和降速两个阶段,没有明显恒速阶段;随着微波真空相对压力的降低,干燥速率增大,干燥时间缩短,但相对压力低于-60 kPa后继续降低压力对干燥速率影响不显著。疏解棉秆微波真空干燥的动力学模型满足Page方程,该模型可较好地描述疏解棉秆含水率随干燥时间、微波功率密度的变化关系。本研究可为实现疏解棉秆快速、高效的干燥以及品质保障提供新思路,为相关干燥设备的设计开发提供理论依据。     

石英晶体真空退火炉控制系统设计

根据石英晶体真空退火炉的工艺过程和控制要求,设计了以SIMATIC S7-300 PLC为核心,以工业触摸屏为人机界面的电气控制系统.选用FM355-2S温度闭环控制模块实现对多个温控区的自适应温度控制,减轻了主CPU模块的控制任务,提高了系统可靠性.实践表明:该控制系统运行稳定,各项性能指标均满足技术要求.     

绝缘材料真空干燥过程的单片机测控系统

准确测定电工绝缘材料真空干燥过程中的含水量,并实现实时在线控制,在绝缘材料真空干燥工艺中具有重要的实践意义,本文论述了以8031单处机为核心的微机系统对电工绝缘材料真空干燥过程中在线控制的 实施办法,给出了硬件结构框图及功能模块。     

33～1150℃熔融温度指示剂

熔融温度指示剂是一种在一定的温度下,由于热敏性物质物理状态的改变(溶融)其颜色也以极快的速度变化的物质。温度指示剂常常是温度控制及测量的唯一方法,如可用来控制或测量旋转零件、电导线、复杂机组的内部、大型表面和薄的零件的温度。     

基于激光位移传感器的光学皮带秤设计

针对传送带物料瞬时流量难以实时精准采集问题,提出了一种基于激光位移传感器的传送带物料瞬时流量实时测量方法。采用激光位移传感器线性光源实现对传送带上物料高度信息扫描建模,应用虚拟仪器的开发平台LABVIEW软件及MATLAB异常值剔除、数据平滑等预处理后,求解物料的体积。根据传送带上物料密度,从而求得物料的重量。研究成果为传送带物料重量的实时测量提出了全新的测量手段,可有效避免落料冲击,温度等不确定环境因素带来的测量误差,实验表明系统抗干扰能力较好,测量误差在±1.67%以内。