红外玉米穗干燥试验台研制及试验研究

发布时间：2020-10-15 10:47

　　 红外辐射干燥是一种复杂的非稳态传热传质过程,同时伴随着物料的水分迁移、质构特性变化和品质特性变化。深入研究干燥特性和水分迁移规律是优化干燥参数、优选干燥工艺流程和研发干燥装备的重要基础,因此谷物干燥机械化对农业装备现代化有着极为重要的意义。本文研究了红外辐射条件下玉米穗的干燥特性,针对玉米穗收获后含水率较高、直接脱粒易导致籽粒破碎等问题,以减少玉米产后损失为目标,进行了如下研究与探索:⑴基于分段干燥工艺,研制了一种红外玉米穗干燥试验台,并对关键零部件进行了结构设计与计算。干燥过程中,玉米穗在拨料杆的拨动下、承托在托料装置上向前边滚边滑,以保证试验过程中玉米穗均匀地吸收红外辐射热进行干燥,不仅提高了其工作可靠性和干燥均匀性,而且成倍提高了空间利用率;设置了落料装置,以保证玉米穗在落料时“大端小端”同时水平落下,避免玉米穗“卡滞”在导料槽中。⑵利用自行研制的试验台进行了不同温度条件下的红外玉米穗干燥试验,研究了等温干燥和变温干燥等对收获期玉米穗水分迁移和干制品品质的影响规律。结果表明:等温红外干燥时,干燥温度为58℃、辐射距离为190mm时的干燥速率达2.25%/h,且玉米籽粒的外观品质最佳;变温红外干燥时,较佳的干燥温度范围为55℃~65℃,且采用逐渐升温干燥时的干燥品质较好。⑶利用自行研制的试验台进行了多因素条件下的红外玉米穗单因素干燥试验,研究了不同干燥温度、功率密度、辐射距离和输送速度等参数对玉米穗干燥特性的影响规律。结果表明:较佳的功率密度为0.48 W/cm2左右;较佳的干燥温度为58℃左右;较佳的辐射距离为190mm左右;在700~1100r/min的输送速度范围内,较佳的输送速度为700r/min左右。⑷在上述研究的基础上进行了多因素条件下的玉米穗红外干燥3因素3水平正交试验,优化了红外干燥工艺参数。结果表明:影响玉米穗红外辐射干燥平均干燥速率因素的主次顺序为B(辐射距离)、C(功率密度)、A(干燥温度);干燥温度为61℃、辐射距离为190mm和功率密度为0.48W/cm2时,具有较高的平均干燥速率;干燥温度为58℃、辐射距离为190mm和功率密度为0.48W/cm2时,具有最佳的干燥效果。本文研制的红外玉米穗干燥试验台具有传热效率高、能耗低、干燥均匀性好,且结构简单、工作可靠等优点,这对于降低玉米穗脱粒过程中的籽粒破损率,减少玉米的产后损失,确保玉米的丰产丰收具有重要意义。本文为红外玉米穗干燥装备的研发奠定了基础,为玉米干燥产业的发展提供了技术参考。
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S226.6
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 农产品红外干燥研究现状
        1.2.1 红外果蔬干燥研究现状
        1.2.2 红外谷物干燥研究现状
    1.3 存在的问题及发展趋势
    1.4 主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章 红外玉米穗干燥试验台设计与计算
    2.1 红外玉米穗干燥试验台结构原理及特点
        2.1.1 基本结构
        2.1.2 工作原理
        2.1.3 结构特点
    2.2 总体方案设计
        2.2.1 转速计算
        2.2.2 功率计算
    2.3 主要零部件设计
        2.3.1 输送装置设计
        2.3.2 辐射装置设计
        2.3.3 落料装置设计
    2.4 本章小结
第三章 不同干燥温度条件下红外玉米穗干燥试验研究
    3.1 试验方法及指标
        3.1.1 试验方法与步骤
        3.1.2 试验方案
        3.1.3 试验指标计算方法及初始含水率
    3.2 试验结果与分析
        3.2.1 等温干燥对干玉米品质的影响及分析
        3.2.2 等温干燥对玉米穗含水率的影响规律
        3.2.3 分段变温干燥对干玉米品质的影响及分析
        3.2.4 变温方式对玉米穗含水率的影响规律
    3.3 本章小结
第四章 多因素条件下红外玉米穗干燥试验研究
    4.1 不同干燥参数的红外玉米穗单因素干燥试验
        4.1.1 功率密度对干燥特性的影响
        4.1.2 干燥温度对干燥特性的影响
        4.1.3 辐射距离对干燥特性的影响
        4.1.4 输送速度对干燥特性的影响
    4.2 正交试验及其分析
        4.2.1 正交试验设计
        4.2.2 试验结果与分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间的科研成果及参与课题
致谢

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本文编号：2842072