果蔬熱風真空組合干燥試驗研究及裝置設計.pdf

1、傳統(tǒng)干燥技術方式單一、效率低、能耗高，已經不能很好地滿足現(xiàn)代社會生產的需求。近年來新興的組合干燥技術將多種干燥方式分階段結合起來，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，使得干燥過程更加科學、更加高效和節(jié)能，因此受到了行業(yè)內學者和企業(yè)工作人員的廣泛關注。果蔬熱風真空組合干燥便是其中一種，它將熱風干燥和真空干燥結合在一起，首先利用熱風干燥去除果蔬中大量的自由水，然后利用真空干燥去除結合水，這樣在提高干燥效率和節(jié)約能源的同時，也改善了成品的品質。盡管國內一些科研院校

2、已經初步開發(fā)出了熱風真空組合干燥裝置，但都只是創(chuàng)造性地實現(xiàn)了熱風干燥和真空干燥過程在同一臺裝置內部的完成，裝置本身的能耗問題、操作條件的可控性問題以及在線監(jiān)測和自動化控制等問題亟需解決，因此設計一套精密先進的試驗裝置對于這項技術的理論研究和產業(yè)推廣尤為重要。
　　基于上述原因，本碩士論文在陜西省科技廳工業(yè)攻關項目“熱風真空組合干燥裝置的設計研究（2014K07-19）”的資助下，利用實驗室現(xiàn)有的中試裝置進行試驗研究和分析，總結現(xiàn)有

3、裝置的不足，進一步設計更加完善的熱風真空組合干燥裝置，具體研究內容如下：
　　（1）干燥試驗研究
　　以檸檬、卷心菜等原材料為試驗對象，分別進行單因素試驗和正交試驗研究，優(yōu)化出各試驗對象的最佳熱風真空組合干燥工藝參數(shù)，為后續(xù)裝置和自動化控制系統(tǒng)的設計提供理論和技術支持，同時在試驗過程中分析總結現(xiàn)有中試裝置存在的問題。
　?。?）干燥裝置設計
　　針對試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題設計新的干燥箱，以Solid Works為工

4、具建立其三維模型，并用ANSYS Workbench對其進行CFD數(shù)值模擬，以驗證所設計干燥箱的可行性。通過能量計算對裝置太陽能系統(tǒng)的水箱和集熱器重新進行計算選型，提高裝置對太陽能的利用率。
　?。?）干燥裝置的控制系統(tǒng)設計
　　結合試驗過程添加相應的自動檢測儀表，并以西門子S7-200 PLC控制器為硬件主體，MicroWIN為軟件開發(fā)工具，開發(fā)裝置的控制系統(tǒng)，改善試驗過程的可視化操作問題，使新裝置可以在線監(jiān)測試驗數(shù)據(jù)，減

5、少試驗過程的操作誤差，為熱風真空組合干燥試驗研究提供更加精密的硬件平臺。
　　本碩士論文通過試驗研究，優(yōu)化出了檸檬、卷心菜等果蔬的最佳熱風真空組合干燥工藝參數(shù)，并將其內嵌在設計的控制系統(tǒng)中；針對試驗所反映出的裝置問題，設計了旋轉物料盤、錐形布風管、螺旋熱水盤管等部件的結構，用Solid Works建立了干燥箱的三維模型，CFD數(shù)值模擬結果表明了設計的方案可行；通過計算將太陽能系統(tǒng)的水箱容量改為1m3，平板式集熱器改用35支Φ58×