玉米热风干燥及其影响因素分析
发布时间：2022-01-22 18:47
玉米是世界上主要粮食作物,探究其干燥过程中的传热传质特性,不仅可以预测干燥过程中温度和含水率变化,也可为优化干燥过程、提高干燥品质提供理论依据。传统的研究方式通过二维模型对玉米干燥过程进行分析,由于二维模型精度低使得结果不准确;近年来,三维建模仿真以直观性、准确性等优势逐渐成为干燥领域的研究热点。本文选取单个玉米籽粒为研究对象,通过建立三维仿真模型,针对玉米干燥过程中水分迁移特性及其影响因素进行了仿真模拟及实验分析。首先,基于传统的干燥理论分析,搭建了温湿度可控热风干燥实验台,其特征在于本实验系统采用电加热及喷淋装置等设备,且可实现变工况条件下系统宏观物理参数的测量。利用本实验台可对玉米干燥特性进行多方面的分析研究。其次,针对玉米干燥过程中水分迁移特性,构建了单个玉米籽粒热风干燥的三维多组分仿真模型。为接近玉米的生理结构特征,实体模型由表皮、胚、软质胚乳和硬质胚乳四部分组成。为提高数学模型精度,选取变物性参数替代定物性参数。基于有限元法,利用COMSOL Multiphysics对玉米干燥过程进行仿真模拟,并利用实验结果对数学模型进行了验证。然后,基于仿真模型分析了干燥过程中玉米内部水...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２玉米热风千燥系统示意图??
第２章玉米热风干燥实验系统的设计??热风干燥系统主要由喷淋室、加热室、干燥室三部分组成。实验装置内各测点位置如??图２－２所示，其中，加热室进出口设置了温、湿度测点，干燥室进口设置了温、湿度及流??速测点，喷淋室进出口设置了温、湿度测点。??测速点１测温点．１测温点３?测温点２?测温点１??千燥室￣?１?＾一喷淋室一＾￣絮￣＾一喷淋室?＇＾Ｖｏ）??测湿点４?测湿点３?测湿点２?测湿点１??图２－２玉米热风千燥系统示意图??图２－３为玉米热风干燥实验系统的模型图，图中：１离心风机，２喷淋室，３循环水??箱，４电加热器，５干燥室。??ｊｊｊ／Ｆ??图２－３玉米热风干燥实验台模型??２．２热风干燥实验台主要设备的选型及计算??２．２．１电加热器及风机选型??风道尺寸为３００ｘ３００?ｍｍ，风管截面流速最大不超过２?ｍ／ｓ，因此，风量为６４８?ｍ３／ｈ。??在玉米干燥后期，水分蒸发速率降低，并且由于玉米皱缩，空气阻力相应的减小，此时可??以减小风机的风压。因此，在保证干燥质量的前提下，考虑节能降耗，本文选用ＣＦ－１１型??低噪声多翼式离心通风机。??－９?－??
东北电力大学工学硕士学位论文??．?ｐｍｍｍ??■Ｈｗｉｋ?ｌＢＲ??３ｊ??图２－４离心式风机??表２－１离心风机选型标准及参数??数量?电压?转速?全压?风量?功率??（台）?（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，将其干燥至ＭｅｎｄＳｌ５％－１８％左右，除去??内部自由水和部分物理结合水。为方便选型，此计算部分所需参数选取经验值。假定环境??初始温度为２５°Ｃ，干燥风温取Ｆａｉｒ为７５°Ｃ，玉米的比热容为１．６２?（ｋＪ／ｋｇ／°Ｃ），玉米的初始??温度７ｂ为２５°Ｃ，水的相变潜热取２５００?（ｋＪ／ｋｇ），烘干１?ｋｇ玉米所需热量计算如下：??除湿量：??Ａ／ｌ?＝?ｌ－（ｌ?－Ａ／〇）／（ｌ?－Ａ／ｅｎｄ）?（２－１）??供干后玉米的质量：??（２－２）??将玉米加热至烘干温度所需要的热量：??Ｑｉ＝ｌ．６２Ｍ２?（ｒａｉｒ－７〇）?（２－３）??水分蒸发汽化潜热为：??Ｑ２＝４．２Ｍｉ（ＴａｉｒＴ〇）?＋２５００Ｍｉ?（２－３）??干燥介质（空气）加热至烘干温度所需热量：??０＝ｌ．〇ｌｘｌ．３ｘ６４８（ｒａｉ「ｒ〇）?（２－４）??考虑１５％的热损失，烘干所需要的总热量为：??Ｑ?＆＝１．１５（Ｑ］＋Ｑ２＋Ｑ３）?（２－５）??根据上述计算公式，可以得出烘干１?ｋｇ玉米所需热量为５８６４４．６３?ｋＪ。??由以上计算得出烘干１?ｋｇ玉米１小时所需总加热量为５８６４４．６３?ｋＪ，则整个干燥过程??中单位时间
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米不同部位化学成分、药理作用、利用现状研究进展[J]. 杨小倩,郅慧,张辉,孙佳明. 吉林中医药. 2019(06)
[2]玉米的品质特性及综合利用研究进展[J]. 马先红,李峰,宋荣琦. 粮食与油脂. 2019(01)
[3]塔式玉米除湿热泵连续烘干系统的模拟及应用[J]. 魏娟,杨鲁伟,张振涛,张冲,李伟钊,李博. 中国农业大学学报. 2018(04)
[4]玉米籽粒的传质干燥模拟及实验分析[J]. 黄凯,陈兴付,陈鹏枭,王凤贺,涂广,赵宇,刘相东,杨德勇. 工程热物理学报. 2017(09)
[5]白菜种子热泵干燥特性模拟[J]. 赵海波,杨昭. 化工学报. 2014(S2)
[6]SolidWorks:简化的3D设计[J]. 杜莹. 中国制造业信息化. 2012(Z1)
[7]白菜种子热泵干燥过程研究[J]. 杨昭,李思远,寇晓红,王娟. 太阳能学报. 2008(05)
[8]玉米干燥过程中颗粒内部应力分析与预测[J]. 刘雪强,陈晓光,吴文福,王永利,王治刚. 吉林大学学报(工学版). 2006(S1)
[9]菜豆种子干燥动力学过程中种皮效应的研究(英文)[J]. 杨俊红,郭锦棠,段增宾,刘冰,褚治德,吴树民. Transactions of Tianjin University. 2002(04)
[10]蔬菜种子干燥的内部水分扩散机理[J]. 杨俊红,褚治德,孟宪玲,江菊元,诸凯,吕灿仁. 天津大学学报. 2001(02)
博士论文
[1]热泵干燥热力学分析及典型物料干燥性能研究[D]. 张绪坤.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]烟叶烘烤过程中的热湿分析与优化[D]. 包亚峰.重庆大学 2015
[2]基于实体模型的玉米颗粒热风干燥模拟研究[D]. 孔宁华.东北大学 2013
[3]玉米种子干燥过程中皮层阻力影响的研究[D]. 葛玉姣.东北大学 2012
[4]基于声学和图像分析的玉米应力裂纹检测方法研究[D]. 张杰.吉林大学 2007
本文编号：3602713
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２玉米热风千燥系统示意图??
第２章玉米热风干燥实验系统的设计??热风干燥系统主要由喷淋室、加热室、干燥室三部分组成。实验装置内各测点位置如??图２－２所示，其中，加热室进出口设置了温、湿度测点，干燥室进口设置了温、湿度及流??速测点，喷淋室进出口设置了温、湿度测点。??测速点１测温点．１测温点３?测温点２?测温点１??千燥室￣?１?＾一喷淋室一＾￣絮￣＾一喷淋室?＇＾Ｖｏ）??测湿点４?测湿点３?测湿点２?测湿点１??图２－２玉米热风千燥系统示意图??图２－３为玉米热风干燥实验系统的模型图，图中：１离心风机，２喷淋室，３循环水??箱，４电加热器，５干燥室。??ｊｊｊ／Ｆ??图２－３玉米热风干燥实验台模型??２．２热风干燥实验台主要设备的选型及计算??２．２．１电加热器及风机选型??风道尺寸为３００ｘ３００?ｍｍ，风管截面流速最大不超过２?ｍ／ｓ，因此，风量为６４８?ｍ３／ｈ。??在玉米干燥后期，水分蒸发速率降低，并且由于玉米皱缩，空气阻力相应的减小，此时可??以减小风机的风压。因此，在保证干燥质量的前提下，考虑节能降耗，本文选用ＣＦ－１１型??低噪声多翼式离心通风机。??－９?－??
东北电力大学工学硕士学位论文??．?ｐｍｍｍ??■Ｈｗｉｋ?ｌＢＲ??３ｊ??图２－４离心式风机??表２－１离心风机选型标准及参数??数量?电压?转速?全压?风量?功率??（台）?（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，将其干燥至ＭｅｎｄＳｌ５％－１８％左右，除去??内部自由水和部分物理结合水。为方便选型，此计算部分所需参数选取经验值。假定环境??初始温度为２５°Ｃ，干燥风温取Ｆａｉｒ为７５°Ｃ，玉米的比热容为１．６２?（ｋＪ／ｋｇ／°Ｃ），玉米的初始??温度７ｂ为２５°Ｃ，水的相变潜热取２５００?（ｋＪ／ｋｇ），烘干１?ｋｇ玉米所需热量计算如下：??除湿量：??Ａ／ｌ?＝?ｌ－（ｌ?－Ａ／〇）／（ｌ?－Ａ／ｅｎｄ）?（２－１）??供干后玉米的质量：??（２－２）??将玉米加热至烘干温度所需要的热量：??Ｑｉ＝ｌ．６２Ｍ２?（ｒａｉｒ－７〇）?（２－３）??水分蒸发汽化潜热为：??Ｑ２＝４．２Ｍｉ（ＴａｉｒＴ〇）?＋２５００Ｍｉ?（２－３）??干燥介质（空气）加热至烘干温度所需热量：??０＝ｌ．〇ｌｘｌ．３ｘ６４８（ｒａｉ「ｒ〇）?（２－４）??考虑１５％的热损失，烘干所需要的总热量为：??Ｑ?＆＝１．１５（Ｑ］＋Ｑ２＋Ｑ３）?（２－５）??根据上述计算公式，可以得出烘干１?ｋｇ玉米所需热量为５８６４４．６３?ｋＪ。??由以上计算得出烘干１?ｋｇ玉米１小时所需总加热量为５８６４４．６３?ｋＪ，则整个干燥过程??中单位时间
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米不同部位化学成分、药理作用、利用现状研究进展[J]. 杨小倩,郅慧,张辉,孙佳明. 吉林中医药. 2019(06)
[2]玉米的品质特性及综合利用研究进展[J]. 马先红,李峰,宋荣琦. 粮食与油脂. 2019(01)
[3]塔式玉米除湿热泵连续烘干系统的模拟及应用[J]. 魏娟,杨鲁伟,张振涛,张冲,李伟钊,李博. 中国农业大学学报. 2018(04)
[4]玉米籽粒的传质干燥模拟及实验分析[J]. 黄凯,陈兴付,陈鹏枭,王凤贺,涂广,赵宇,刘相东,杨德勇. 工程热物理学报. 2017(09)
[5]白菜种子热泵干燥特性模拟[J]. 赵海波,杨昭. 化工学报. 2014(S2)
[6]SolidWorks:简化的3D设计[J]. 杜莹. 中国制造业信息化. 2012(Z1)
[7]白菜种子热泵干燥过程研究[J]. 杨昭,李思远,寇晓红,王娟. 太阳能学报. 2008(05)
[8]玉米干燥过程中颗粒内部应力分析与预测[J]. 刘雪强,陈晓光,吴文福,王永利,王治刚. 吉林大学学报(工学版). 2006(S1)
[9]菜豆种子干燥动力学过程中种皮效应的研究(英文)[J]. 杨俊红,郭锦棠,段增宾,刘冰,褚治德,吴树民. Transactions of Tianjin University. 2002(04)
[10]蔬菜种子干燥的内部水分扩散机理[J]. 杨俊红,褚治德,孟宪玲,江菊元,诸凯,吕灿仁. 天津大学学报. 2001(02)
博士论文
[1]热泵干燥热力学分析及典型物料干燥性能研究[D]. 张绪坤.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]烟叶烘烤过程中的热湿分析与优化[D]. 包亚峰.重庆大学 2015
[2]基于实体模型的玉米颗粒热风干燥模拟研究[D]. 孔宁华.东北大学 2013
[3]玉米种子干燥过程中皮层阻力影响的研究[D]. 葛玉姣.东北大学 2012
[4]基于声学和图像分析的玉米应力裂纹检测方法研究[D]. 张杰.吉林大学 2007
本文编号：3602713
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