電磁殺青裝備技術的研究.pdf

1、殺青是綠茶初制加工過程中重要的一道工序，其效果決定了成茶的品質。滾筒殺青機是目前市場上廣泛使用的殺青設備，但由于采用燃煤、燃氣或電熱圈加熱的方式，能源利用率不高，不利于節(jié)能減排，同時由于這些加熱方式溫度響應慢，茶葉殺青質量也得不到保證。因此有必要設計一種高效節(jié)能、溫度響應速度快的茶葉殺青設備，降低能耗的同時，提高殺青質量。
　　電磁加熱技術具有升溫速度快、效率高、溫度控制精確等特點，目前在工業(yè)生產中已經得到了廣泛的應用。如何設置電

2、磁加熱過程中的參數(shù)使之滿足茶葉殺青的各項要求是設計者普遍關注的問題。目前電磁滾筒殺青機還處于初級階段，設計多基于實驗，耗時耗力，設計成本高，因此數(shù)值模擬技術對于這類系統(tǒng)的設計和研究具有重要意義。本文在電磁學和傳熱學的基礎上，利用ANSYS軟件耦合場分析方法對殺青機電磁加熱過程進行數(shù)值模擬，得到滾筒溫度分布，并分析影響加熱效率的關鍵因素，提出電磁殺青機關鍵技術設計方案。主要工作和成果如下:
　　(1)根據電磁場基本理論和傳熱學理論，

3、推導了殺青機滾筒電磁加熱的電磁場和溫度場分布的理論公式，并給出了電磁場和溫度場分布的數(shù)學模型及相應的有限元分析模型，并討論了電磁加熱有限元分析中電磁場與溫度場的耦合方法和滾筒材料物理參數(shù)對溫度依賴性等關鍵技術問題的處理方法。
　　(2)對殺青機滾筒電磁加熱過程進行數(shù)值模擬，得到了滾筒的溫度分布情況以及溫度隨時間的變化規(guī)律。研究了線圈與滾筒的間隙對滾筒加熱速度的影響。在電流密度一定時，提高電流頻率可以提高加熱速度，縮短加熱時間，但超

4、過一定值后，加熱速度提升不明顯，并且頻率升高滾筒內外壁溫差增大。在頻率一定時，滾筒加熱速度隨著電流密度的提高一直增大，同時滾筒內外壁溫差也增大。
　　(3)利用數(shù)值模擬結果，建立滾筒溫度與滾筒內外壁溫差與電流頻率、電流密度和加熱時間之間的回歸模型，得到多元回歸方程，為后續(xù)參數(shù)的設計提供數(shù)學模型。
　　(4)根據設計要求，結合回歸模型，計算各關鍵參數(shù)，設計電磁殺青機，通過實際殺青作業(yè)，得到與傳統(tǒng)滾筒殺青機的對比結果。