一种功率连续可调的热风微波耦合干燥系统的研制

发布时间：2020-05-05 15:30

【摘要】：干燥是一种最古老和最传统的加工工艺。热风干燥具有结构简单、易实现的特点,但干燥过程中热量是从物料表面向内部传递,物料表面变的越来越致密,阻碍了内部水分向外迁移及扩散,干燥速率会越来越小。微波干燥具有内外同时加热的优点。微波干燥能耗大,处理量小,以及物料微波吸收不均匀的缺点,并且因为微波加热的速度快,常常由于外表面散热不及时而使物体内部温升过高,从而造成干燥效果不佳。现阶段微波输出功率的控制方法多采用时间间断式控制,通过改变磁控管的通断时间实现微波平均输出功率的调节,这种方式不能改变微波的瞬间功率,微波功率输出控制不精确,对物料品质影响较大。本文在分析微波炉工作的原理上,研究磁控管功率的调节方式,通过吸收法、调压法和阻抗法三种方式实现微波功率的连续可调,结果表明：三种方式均可改变磁控管的瞬间输出功率。综合比较,调压法较为简单和经济,适合作为微波功率连续调节的控制方式。在此基础上研制一种功率连续可调的热风微波耦合系统。系统的控制部分采用三菱PLC实现对系统的控制和工作参数的设定。该系统实现了微波干燥和热风干燥两种干燥方式的耦合；并且可以实现微波功率的连续可调以及热风风速和热风温度的连续可调。为了克服微波场的不均匀性,作者在所设计的系统中采用旋转滚筒的方式,通过物料在滚筒中运动的方式以达到对微波均匀吸收的目的。所设计的系统可以根据不同物料的干燥要求,选择某种单一干燥方式或耦合干燥方式进行干燥。本文通过两类试验验证了设计系统的可控性和有效性。第一类是根据微波炉能量测量的国标方法,测量磁控管的实际有效输出功率,用于计算本系统实际输出的功率以及验证功率的连续性可调。从试验结果可以得到该系统微波部分有效输出功率为55%左右。第二类是通过马铃薯块(6半6*6)对装置进行干燥验证试验。对相同重量大小的马铃薯块,采用不同的干燥方式,在不同干燥参数情况下进行干燥对比实验,选取的温度为50℃,微波功率分别为：0W、400W、600W、 800W。干燥试验结果表明在不同参数情况下进行干燥,干燥的能耗相差很大,最小能耗仅为最大能耗的5%。在干燥速度方面,同样存在差异,干燥速度最快的仅需20min,而最慢的需要630min。以色差值作为评价指标,选择50℃、800w干燥方式,干燥后物料颜色上的还原度最高。所设计热风微波耦合干燥系统具有能耗低,效率高的特点。试验结果表明热风微波耦合干燥速率明显优于单一热风、微波干燥,能耗上也优于单一热风干燥。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S226.6

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本文编号：2650367