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适用专业：农业机械化工程
适用年级：大学
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论文编号：198028
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硕士论文-远红外与热风联合干燥高湿物料的机理与试验研究，共102页，49850字
摘要
远红外辐射是近几十年发展起来的新型干燥技术，具有高效、节能的效果，尤其
是对于农产品干燥，可以较好地提高制品质量，保证营养成份不被破坏。将远红外干
燥与热风干燥结合起来可充分利用二者的优点。
本文以高湿物料——蘑菇为代表，对远红外辐射与热风对流联合干燥的机理进行
了分析与试验研究，主要工作如下：
1、对干燥特性进行了试验研究
在自制的远红外辐射与热风对流联合干燥试验台上，通过试验研究了高湿物料在
联合干燥过程中的干燥特性，结果表明，在远红外与热风联合干燥过程中，高湿物料
的干燥过程明显分为加速、恒速和降速期三个干燥阶段；联合干燥方式对高湿物料的
干燥速率明显优于单独远红外辐射干燥；物料的表面温度呈现上升、稳定、再上升三
个趋势；在干燥的起始阶段，物料的表面温度高于其内部温度，随着干燥过程的进行，
物料的内部温度逐渐接近并超过其表面温度，物料内部温度与其表面温度的差值最大
值约为 6℃；物料中心处(距表面约 15mm)的温度则始终低于物料的表面温度，远红
外辐射干燥并不适用于远红外线穿透性较差的物料以及较厚物料；在本试验研究范围
内，联合干燥初期，热风对流干燥对物料脱水起主要作用，在中后期，则以辐射换热
脱水为主导。
2、对干燥均匀性问题进行了试验与分析
通过单独远红外、远红外与热风联合干燥的对比试验，研究了联合干燥方式对干
燥均匀性的影响。试验结果分析认为，与单独远红外干燥方式相比，联合干燥方式可
以使同层间物料的干燥均匀性有所改善，但同时加重了不同层物料之间的干燥不均匀
程度；随后，通过分析并经试验验证，提出了改善物料干燥均匀性的方案。
3、进行了联合干燥动力学试验，研究了远红外辐射功率、热风温度、对流风速
以及物料切片厚度对试验指标(脱水速率及干后制品质量)的影响，确定了联合干燥方
式中影响试验指标的主要因素。
4、以远红外辐射功率、热风温度以及对流风速为试验因素，采用统计分析的方
法建立了以脱水速率和复水比为指标的数学回归方程，可以较好的用来预测干燥过
程。
5、对联合干燥高湿物料进行了变工艺干燥的试验研究，研究了前期干燥方式、
后期干燥方式以及转换水分对试验指标(物料脱水速率、复水比、干燥质量和单位能
耗)的影响，通过对综合指标的分析以及试验验证，得到了较优的工艺组合。
关键词：远红外辐射热风；联合干燥；高湿物料；试验研究
摘要 .. I
ABSTRACTII
第一章
绪论........ 1
1.1 研究目的及意义 ...1
1.2 国内外研究概况 ...3
1.3 存在的主要问题 ...7
1.4 研究的主要内容和方法 ..7
1.5 小结 8
第二章
远红外与热风联合干燥机理与质热传递分析 ....... 9
2.1 红外线辐射的基本规律 ..9
2.2 红外辐射干燥机理 ........11
2.2.1 物体与辐射的关系 ..11
2.2.2 红外辐射换热..........12
2.3 远红外与热风联合干燥质热传递分析 ..........13
2.3.1 非稳态动力学方程 ..14
2.3.2 传热传质系数..........15
2.4 小结 .........18
第三章
远红外与热风联合干燥特性的试验研究 .. 19
3.1 物料的一般干燥特性 ....19
3.2 联合干燥特性的试验研究........20
3.2.1 联合干燥试验台......20
3.2.2 试验目的 ......25
3.2.3 试验指标 ......25
3.2.4 试验材料及方法......26
3.2.5 试验安排 ......26
3.2.6 试验结果与分析......27
3.3 小结 .........32
第四章
固定床联合干燥均匀性的试验研究 .......... 33
4.1 试验目的..33
4.2 试验指标..33
4.3 试验检测单元的划分 ....33
4.4 试验物料与试验方法 ....34
4.5 试验安排..34
4.6 试验结果与分析 .35
4.6.1 试验结果 ......35
4.6.2 干燥均匀性分析......36
4.7 改善干燥均匀性的方案与试验 37
4.7.1 方案的提出 ..37
4.7.2 试验结果与分析......38
4.8 物料最大装载系数对干燥均匀性的影响.......40
4.9 小结 .........41
第五章
远红外与热风联合干燥动力学试验研究 .. 43
5.1 试验物料..43
5.2 试验指标、试验因素及其水平 43
5.3 试验安排与试验步骤 ....44
5.4 单因素试验结果分析 ....45
5.4.1 不同热风温度的干燥试验 .45
5.4.2 不同远红外功率的干燥试验.........45
5.4.3 不同对流风速的干燥试验 .46
5.4.4 不同物料切片厚度的干燥试验.....47
5.5 正交试验结果与分析 ....48
5.5.1 正交试验指标与因素的选择.........48
5.5.2 试验结果与分析......48
5.6 小结 .........50
第六章
联合干燥数学模型的建立.... 51
6.1 试验指标..51
6.2 试验因素的确定 .51
6.3 试验台 .....52
6.4 试验材料与步骤 .52
6.5 试验方案..53
6.5.1 试验设计 ......53
6.5.2 回归系数的计算方法 .........56
6.6 模型的建立.........58
6.6.1 脱水速率试验结果与分析 .58
6.6.2 复水比试验结果与分析 .....61
6.6.3 回归方程的显著性检验 .....61
6.6.4 回归系数的显著性检验 .....63
6.6.5 回归方程预测与验证 .........65
6.7 小结 .........66
第七章
变工艺联合干燥的试验研究 67
7.1 试验指标..67
7.2 试验因素及水平的确定 69
7.3 试验装置..70
7.4 试验材料与步骤 .70
7.5 试验方案..71
7.6 试验结果与分析 .72
7.6.1 试验因素对各指标的影响 .72
7.6.2 试验因素对综合指标的影响.........76
7.7 小结 .........77
第八章
结论与建议 ..... 78
8.1 主要结论..78
8.2 建议 .........79
参考文献 .. 80
致谢 .......... 84
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- 硕士论文-远红外与热风联合干燥高湿物料的机理与试验研究
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发表于 2011-9-14 20:18:31
