有限空间内织物导热干燥特性的数值研究

建立了热传导干燥的数值模拟研究方法，并以棉织物为例，进行了热传导干燥实验的数值模拟，得到了在不同干燥温度下棉织物的干燥特性曲线，并对干燥过程中的热湿传递的耦合现象及计算结果与实验结果进行了讨论和分析。     

蓝药睡莲热风干燥动力学研究

为掌握蓝药睡莲热风干燥过程中水分变化规律,研究了在不同温度条件下蓝药睡莲的干燥特性,并建立了热风干燥动力学模型。结果表明,随热风温度的升高,蓝药睡莲的干燥时间缩短,干燥全过程可分为加速、恒速和降速三个阶段,且失水主要处于恒速阶段。此外,通过分析发现Page方程更适合于拟合热风干燥蓝药睡莲,经验证,预测值与实测值的拟合度较好,模型可较准确地预测干燥过程中的含水率,为睡莲花干燥过程的控制提供了理论依据。     

微波干燥过程中苹果切片的热质传递分析

微波干燥苹果切片的过程中,在线实时测定样品质量和温度,并进一步检测干燥后样品的微观结构变化,分析其微波干燥过程中温度与质量的动态变化规律。结果表明:干燥至相对含水率为30%时仅物料中部断切面出现焦糊现象,干燥至相对含水率为15%时物料表面出现焦糊现象,而其断切面处焦糊现象加重;微波干燥过程中物料温度变化分为快速升温段、恒温段和慢速升温阶段,并且微波腔内温度整体上随功率增加而增加;功率一定时,物料脱水主要发生在失重率恒速升高段,0.60 kW下该阶段使不同厚度的物料(厚度分别为0.40 cm、0.80 cm和1.20 cm时)分别失水42.39%、48.29%和49.40%,0.80 kW下该阶段分别失水49.23%、52.95%和53.01%,1.00 kW下该阶段分别失水46.95%、64.72%和62.59%。     

玉米多段干燥出机粮含水率与干燥过程温度关系的试验研究

本文提出了粮食多段干燥过程排粮速度、各段温度的检测与统计计算方法.根据玉米四段干燥过程粮层通过干燥段2与缓苏段2及干燥段3与缓苏段3的温度差值,将玉米干燥温度变化特征分为：缓苏段温度平衡型,缓苏段温度上升型,缓苏段温度下降型以及6种复合型.利用谷物表面温度为空气温度、颗粒内温度由内向外逐渐升高、水分在颗粒内部解吸附并汽化沿毛细通道逸出颗粒表面的模型和多孔介质内在压力梯度作用下沿毛细通道流动的水分传输机理解释了产生这种温度变化差异的原因,即近表皮层水分逸出阻力主要取决于玉米颗粒表皮层的致密性,而远离表皮层水分选出取决于表皮层与毛细通道阻力的作用之和.通过比较℃以上与0℃以下入机粮温样本温度特征类型占总样本量百分比,提出冷冻后玉米颗粒干燥时,表皮层致密性受到破坏,易于干燥过程水分的逸出.给出了利用玉米干燥过程温度和干燥时间预测各类型玉米样本出机含水率的方法.本文研究成果对于指导干燥过程操作和实现干燥过程出机含水率的智能控制具有重要意义.     

辣椒微波干燥动力学研究

为掌握辣椒微波干燥过程中水分的变化规律,研究了在不同微波功率条件下辣椒的干燥特性,并建立了微波干燥动力学模型。结果表明:随着热风微波功率的升高,辣椒的干燥时间随之减少。辣椒微波干燥全过程可以分为加速、恒速和降速3个阶段,失水阶段主要位于恒速阶段。此外,经过分析发现Page方程更适合用于微波干燥辣椒,经过验证,预测值与实测值的拟合度比较好,该模型可以比较准确地预测干燥过程中的含水率,为辣椒干燥过程的控制提供了理论依据。     

滚筒干燥过程中叶丝状态变化对其热物性的影响

为了分析烟草热湿加工处理中的传热过程,通过自行搭建的滚筒干燥过程中烟丝热物性在线测试平台,利用瞬态平面热源法测定了滚筒干燥过程中烟丝的热物性,考察分析了该过程中烟丝温度、含水率对烟丝导热系数、热扩散系数、体积热容的影响。结果表明:①当含水率相同时,烟丝导热系数、体积热容随着烟丝温度的升高而增大,热扩散系数随温度的升高而降低;②当烟丝温度相同时,烟丝导热系数、体积热容随含水率的降低而减小,热扩散系数随着含水率的降低而增大;③干燥过程中,烟丝含水率逐渐减小,烟丝温度逐渐升高,烟丝导热系数在温度与含水率的共同作用下整体有减小的趋势,表明烟丝含水率对导热系数的影响较温度显著。     

高频真空干燥过程含水率检测程序的开发

通过检测高频真空干燥过程中木材内部的温度(T)和压力(P),利用Microsoft Visual Basic6.0进行含水率检测程序开发,由检测温度计算出相对湿度(RH),利用温度、相对湿度与平衡含水率(EMC)的关系来检测木材内部含水率。本程序能实现高频真空干燥过程含水率在线检测,为干燥过程工艺的控制与调整提供技术支持。     

苹果渣过热蒸汽-热风联合干燥及干粉品质分析

果渣传统干燥存在干燥时间长、能耗大、果渣褐变严重等问题。尝试采用联合干燥方法对苹果渣进行脱水:前段(果渣含水率81%~63%)采用过热蒸汽干燥,后段(果渣含水率63%~7%)采用热风干燥。为了研究苹果渣过热蒸汽干燥特性,选取蒸汽温度和流速为试验因素,设计了2因素4水平全面正交试验;苹果渣热风干燥条件固定:70℃、1.5 m/s。结果表明,苹果渣过热蒸汽干燥存在预热冷凝和恒速干燥段;苹果渣过热蒸汽干燥速率随蒸汽温度上升而加快,蒸汽流速对干燥速率的影响不显著;经过热蒸汽干燥后,苹果渣热风干燥时间显著减少;联合干燥所得苹果渣干粉色度值a和b较小,颜色较浅,苹果渣干粉持水力和吸油力范围分别为4.82~7.77和0.83~1.32,平均果胶提取得率9.3%;与单一热风干燥相比,采用过热蒸汽联合热风干燥苹果渣可大大减少干燥时间,且干燥所得苹果渣干粉褐变得到了较好地抑制,果胶提取率较高。     

红枣片冷冻—红外组合干燥特性

目的:优化红枣片干燥工艺，改善产品品质。方法:以红枣片为研究对象，研究转换含水率、红外温度和切片厚度与干燥时间和干燥速率的相关关系，计算红枣片在FD-IRD中水分有效扩散系数随转换含水率、红外温度和切片厚度的变化规律，并根据试验数据计算红枣片FD-IRD的干燥活化能。结果:转换含水率越低，红外干燥时间越短，但过低的转换含水率，会使冷冻干燥时间大幅延长；适当提高红外干燥温度有利于提高水分有效扩散系数；红枣片越薄干燥速率越大，减小切片厚度能够提高水分有效扩散系数，利于缩短干燥时间；前后两段均为降速干燥过程，通过费克第二定律求解得到不同干燥条件下的冷冻干燥和红外干燥的水分有效扩散系数分别为3.39×10^-9～9.47×10^-9,3.34×10^-9～2.01×10^-8 m²/s;通过阿尼乌斯公式计算出红外干燥阶段干燥活化能为59.03 kJ/mol。结论:在转换含水率30%,红外温度60℃,切片厚度6 mm的条件下，冷冻—红外组合干燥技术所用干燥时间短、效率高。     

玉米籽粒缓苏干燥过程动力学分析

对玉米籽粒的缓苏干燥过程进行了理论分析,并假设玉米籽粒为轴对称结构、各向同性的均匀物质,建立了玉米籽粒的缓苏干燥数学模型,利用COMSOL Multiphysics模块进行了热质传递过程的模拟研究。结果表明,该模型可较好地模拟玉米籽粒的干燥过程。利用该模型模拟研究了不同干燥条件下玉米籽粒温度、干燥时间、缓苏时间、缓苏度的变化及其对干燥速度的影响。结果表明,玉米籽粒内外温度在3~5 min内即可达到热风温度,玉米籽粒内部最大水分梯度出现在热风干燥5~10 min后,不同干燥阶段不同初始含水率对缓苏度的影响很小,缓苏60 min水分梯度可以基本消除。利用该优化工艺参数对玉米籽粒交替进行热风干燥和缓苏干燥,可使总的热风干燥时间最少,实现节能目的。     

竹纤维织物热湿性能的测试分析

探讨竹纤维织物及竹棉混纺织物的热湿性能.采用竹纤维纯纺纱、竹棉混纺纱,分别设计了一上三下破斜纹、方平、一上三下右斜纹和凸条4种组织的织物.通过热湿性能的测试和作用原理的分析,得出导热性、吸湿性、透湿性和透气性等热湿性能是衡量夏季织物吸湿快干的重要因素的结论.通过对竹纤维织物、竹棉混纺织物、棉织物热湿性能的对比分析可知,竹纤维织物、竹棉混纺织物均具有优良的吸湿快干特性,在棉纤维中混入适量的竹纤维,可有效地改善棉纤维织物的服用性能.     

吸湿快干功能纯粘胶纱的设计开发

为了改善粘胶、棉等吸湿性纤维的吸湿快干、湿热舒适性能,利用混纺纱横截面的分层结构理论,采用不同细度粘胶纤维混纺,设计开发了一种外层疏水而内层亲水的新型结构纯粘胶纱。采用3.3 dtex粘胶纤维与预先进行疏水整理的5.5 dtex粘胶纤维纺制70/30 35.7 tex、50/50 35.5 tex纱,测试分析了成纱结构、纤维与纱线的吸湿放湿性能、织物的透湿性。结果表明,经疏水整理的较粗粘胶纤维分布在纱的外层,较细粘胶纤维分布在纱的内层,形成皮芯结构;经过疏水整理后纤维的吸湿回潮能力有所降低,但初始回潮速率几乎相同,纤维吸湿后的干燥速度明显增强;成纱中粗纤维含量增多,吸湿初始速率增加,但接近平衡时吸湿能力趋于一致,成纱的放湿速率增强;含有疏水处理粗纤维的织物透湿量增加,并且随着疏水处理粗纤维含量的增加织物透湿性增强。     

青花椒热泵干燥特性及工艺参数优化

为了探究青花椒热泵干燥特性并优化干燥工艺参数以提高干制花椒品质,本文以温度、风速和铺放厚度为试验因子,以有效水分扩散系数、光合色素单位质量含量和色差为评价指标,对青花椒热泵干燥过程进行单因素试验和正交试验,并采用6种常用干燥数学模型分别对正交试验数据进行非线性拟合。结果表明,Page模型对试验数据的拟合度最好,是描述青花椒热泵干燥的最佳模型;在恒温干燥条件下,温度对有效水分扩散系数和色差的影响极显著（P<0.01）,温度越高,有效水分扩散系数和色差变化越大;风速对色差的影响显著（P<0.05）,风速越大,色差变化越大;铺放厚度对色差的影响极显著（P<0.01）,铺放厚度越大,色差变化越小;而光合色素单位质量含量在不同温度条件下均具有先略下降再上升后又迅速下降至稳定的趋势,温度越高,光合色素单位质量含量变化越快,不利于干制青花椒品质的提高。综合考虑温度、风速、铺放厚度对青花椒色差、光合色素单位质量含量和有效水分扩散系数的影响,确定最优干燥工艺参数为温度40 ℃、风速0.3 m/s、铺放厚度11.9 mm,在此条件下,干制青花椒色泽品质最佳,色差为20.01,光合色素单位质量含量为2.9601×10?4 mg/g。研究结果可为青花椒热泵干燥工艺应用提供参考。     

热辐射下织物内水分干燥实验及其动力学研究

为研究低热流辐射环境下织物内的水分传递特征,借助红外成像仪及干燥理论方法分析了织物内部水分蒸发过程以及水分蒸发对织物隔热性能的影响。结果表明干燥过程可分为3个阶段：在加热阶段,织物干燥速率和温度快速提高,水分含量缓慢降低;在中间阶段,织物干燥速率保持稳定,温度缓慢升高,水分含量快速下降;在最后阶段,织物干燥速率降低,水分含量缓慢减少。含水率较高的织物其隔热性能较好,但含水率低于20% 时,其隔热性能快速下降,致使织物表面温度快速上升。通过拟合水分干燥速率等数据,采用Page、Niwton 及Henderson 3种经典干燥动力学模型,分析了织物水分扩散机制。结果显示,Page 模型比较适合于描述低辐射热下织物内水分的动态干燥过程。     

烟叶在复烤机干燥过程中的传热传质研究

烟叶在叶片复烤机内的干燥包含传热和传质2个过程。通过对传热传质过程的分析,建立了干燥过程的数学模型,分别总结出烟叶在恒速干燥阶段和降速干燥阶段的能量平衡方程,推导出烟叶温度、水分随热空气的温度以及干燥时间的变化关系,对于优化控制设备的工艺参数、指导烟叶复烤生产、节约能耗有着重要的作用。     

烟叶在叶片复烤机干燥过程中的传热传质研究

烟叶在叶片复烤机内的干燥包含传热和传质两个过程.通过对传热传质过程的分析,建立干燥过程的数学模型,分别总结出烟叶在恒速干燥阶段和降速干燥阶段的能量平衡方程,推导出烟叶温度、水分随热空气的温度以及干燥时间的变化关系,对于优化控制设备的工艺参数、指导烟叶复烤生产、节约能耗有着重要的作用.     

Modelling dehydration and quality degradation of maize during fluidized-bed drying

At harvest time, maize (Zea mays L.) has a moisture content too high to be stored, and has to be dried. To control the drying impact on maize characteristics, it is necessary to accurately know the spatial distribution of temperature and moisture content in the kernel, and the kinetics of quality loss in relation to these two factors. To this end, a physical model of heat and mass transfer in a maize kernel was designed. The Fick and Fourier equations were solved by the finite element method (FEM). The real 3D geometry of maize was obtained by NMR imaging and then used to build the mesh needed for the FEM computations. The model correctly describes the evolutions of maize moisture and salt-soluble protein content during fluidized-bed drying with a constant drying air temperature between 50 °C and 100 °C.     

Drying kinetics of the individual layer of cocoa beans during heat pump drying

Investigation was carried out to study the drying kinetics of the individual layer of cocoa beans, namely the testa and cotyledon, during heat pump drying. The cocoa beans were dried in thin layer using dehumidified air at 28.2 °C, 40.4 °C and 56 °C. Moisture contents of the bean, testa and cotyledon were recorded during drying. Reduction in moisture content was relatively fast at the testa as compared to the cotyledon in the initial two hours of drying. Subsequent drying showed a crossover region where the moisture content of the testa was higher than the cotyledon. The final moisture content of the testa was found to be higher than the inner cotyledon at the end of drying. This showed that moisture migrated from the cotyledon (lower moisture content) to the testa (higher moisture content) during drying. Although such transfer mechanism seems contradict but this can be further explained by the mass transfer potential concept as postulated by Luikov where the transfer of moisture is due to moisture potential difference instead of moisture content difference. Product quality analyses showed percent retention of cocoa polyphenols ranged from 44% to 73% as compared to freeze dried sample. Bean hardness was found reasonably comparable to the commercial sample and increased with decreasing moisture content.     

Thermophysical Properties of Okara During Drying

The simulation of heat transfer during thermal treatments of foods requires the knowledge of thermophysical properties of the material. In this study some thermophysical properties of okara, such as density, specific heat, thermal conductivity, thermal diffusivity, heat transfer coefficient, and mass transfer coefficient, were obtained during a drying process. Okara was extruded in the shape of spherical pellets and then dried in a fixed bed dryer from 78% of moisture content (w.b.) until 3%. During the drying process, the water content and the temperature of the samples were periodically measured. The thermal properties were obtained from empirical correlations found in the literature, which use the okara centesimal composition, analyzed in a laboratory, and the relative humidity and velocity of the drying air, measured during the process. The results in this study showed that it is possible to estimate the thermal properties cited using the experimental moisture content history and the centesimal composition of the food.     

根据季节变化调整浆纱工艺的体会

季节交替引起温度、相对湿度的变化,从而对车间温湿度产生影响.为保证涤棉细号高密品种浆纱质量,针对一年当中几个特殊时期--高温高湿期、低温高湿期及高温与低温之间的过渡期调整浆纱工艺:主浆料PVA的用量浮动4 kg,上浆率浮动1%～2%,浆纱回潮率浮动0.5%～1.0%,针对G142C型浆纱机压浆力低、车速低的情况配以中粘度型浆液进行上浆,使浆液浸透与被覆取得较好效果.