小型紅外帶式干燥機(jī)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，水果和蔬菜的產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位，農(nóng)產(chǎn)品干制已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品加工、增值的一種重要手段。紅外干燥作為一種新型干燥技術(shù)，具有干燥品質(zhì)好、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在短短幾十年里得到了迅猛的發(fā)展。
　　現(xiàn)有的紅外干燥設(shè)備多為固定式結(jié)構(gòu)，在干燥過(guò)程中存在干燥不均勻、手工操作環(huán)節(jié)多等現(xiàn)象。基于此，本文開(kāi)展一種小型紅外帶式干燥設(shè)備的研究，在分析農(nóng)產(chǎn)品紅外輻射干燥動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，從分層帶式結(jié)構(gòu)的原理出發(fā)，完成小型紅外帶式干燥機(jī)的

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)物制作；根據(jù)干燥機(jī)的控制需求完成控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)以及電氣連接，通過(guò)Simulink仿真研究比較PID和模糊PID控制算法的控制性能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)干燥機(jī)溫度控制性能；最后以甘藍(lán)型油菜籽為例，通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干燥實(shí)驗(yàn)討論不同干燥溫度、輻射距離、初始含水率和厚度對(duì)其干燥特性的影響，主要研究結(jié)論如下：
　　（1）干燥機(jī)將分層帶式結(jié)構(gòu)與紅外干燥技術(shù)相結(jié)合，主要由機(jī)架、紅外加熱管、傳動(dòng)滾筒、步進(jìn)電機(jī)、特氟龍輸送帶、軸流風(fēng)機(jī)、隔板

3、、箱壁和電控箱等組成。隔板將干燥室分隔為上下兩個(gè)獨(dú)立空間，物料通過(guò)輸送系統(tǒng)由上至下依次進(jìn)行傳送，輻射加熱系統(tǒng)為物料干燥提供所需熱量，且輻射距離可根據(jù)物料需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，干燥過(guò)程的濕空氣由箱壁上的軸流風(fēng)機(jī)排出。設(shè)備不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的自動(dòng)連續(xù)干燥，而且符合實(shí)用和方便的設(shè)計(jì)理念，適用于家庭和實(shí)驗(yàn)室對(duì)物料進(jìn)行干燥。
　?。?）控制系統(tǒng)以STM32F407為核心，主要由溫度控制模塊、電機(jī)控制模塊和風(fēng)機(jī)控制模塊組成。干燥室內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立空間內(nèi)的溫度

4、、物料傳送速度和軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)速均可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，以滿足不同干燥工藝需求。通過(guò)Simulink仿真研究比較PID控制和模糊PID控制的響應(yīng)特性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了干燥機(jī)在95、100、105 ℃時(shí)溫度控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。結(jié)果表明：模糊PID控制在超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和靜態(tài)誤差方面均優(yōu)于PID控制；溫度在達(dá)到設(shè)定值后，呈正弦周期上下波動(dòng)，且波動(dòng)范圍不超過(guò)1.5 ℃。
　?。?）通過(guò)正交試驗(yàn)得到了在不同干燥溫度、輻射距離、初始含水率和厚度條件下甘

5、藍(lán)型油菜籽的紅外干燥特性。通過(guò)SPSS線性回歸分析，獲得油菜籽的有效水分?jǐn)U散系數(shù)。通過(guò)極差和方差分析，比較4種因子對(duì)有效水分?jǐn)U散系數(shù)的影響程度，并以最優(yōu)工程平均方案對(duì)1kg油菜籽加濕后進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)干燥實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：油菜籽干燥主要發(fā)生在降速干燥階段，且在不同條件下的干燥特性曲線變化趨勢(shì)大體一致；實(shí)驗(yàn)所得的有效水分?jǐn)U散系數(shù)為1.863×10-9~5.165×10-9m2/s，厚度對(duì)其影響較大，干燥溫度次之，初始含水率較??；最優(yōu)工程平均方案