超聲聯(lián)合遠(yuǎn)紅外輻射干燥設(shè)備的研制與試驗(yàn)研究.pdf

1、熱風(fēng)干燥是常用的干燥方式，傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥能耗大，干燥速率慢，且干燥后的產(chǎn)品質(zhì)量較差。物料干燥快慢主要取決于物料內(nèi)部質(zhì)熱傳遞的難易，若采取有效措施促進(jìn)物料干燥過(guò)程中的質(zhì)熱傳遞，將有助于實(shí)現(xiàn)物料快速、高質(zhì)的干燥。遠(yuǎn)紅外輻射具有改善物料傳熱的優(yōu)點(diǎn)，超聲強(qiáng)化干燥技術(shù)具有促進(jìn)物料傳質(zhì)的特點(diǎn)，將遠(yuǎn)紅外輻射與超聲技術(shù)相結(jié)合，理論上可同時(shí)改善物料的傳熱與傳質(zhì)狀況，從而提高干燥速率與產(chǎn)品品質(zhì)。
　　本研究將超聲技術(shù)與遠(yuǎn)紅外技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用到干燥中，

2、自行研制了超聲聯(lián)合遠(yuǎn)紅外輻射干燥設(shè)備，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。超聲系統(tǒng)主要由三部分組成：超聲發(fā)生器、換能器及振動(dòng)盤(pán)。超聲發(fā)生器產(chǎn)生振蕩信號(hào)，振蕩信號(hào)傳遞到換能器后，在換能器內(nèi)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，換能器將其轉(zhuǎn)換的聲波傳遞給物料；通過(guò)設(shè)計(jì)選擇不同的元件，并經(jīng)過(guò)阻抗及調(diào)諧匹配，最終選用他激式振蕩電路為超聲波振蕩電路；而換能器則選用機(jī)電轉(zhuǎn)換率較高、功率為60 W的喇叭形換能器；根據(jù)功率密度，最終確定振動(dòng)盤(pán)的直徑為16 cm，經(jīng)裝配、調(diào)試，所研制超聲系統(tǒng)符合

3、試驗(yàn)要求。分別以蘋(píng)果、南瓜為研究對(duì)象，利用所研制的超聲設(shè)備進(jìn)行熱泵及熱風(fēng)干燥的強(qiáng)化。研究不同干燥條件對(duì)南瓜片及蘋(píng)果片干燥特性的影響，利用掃描電鏡研究超聲對(duì)蘋(píng)果片微觀結(jié)構(gòu)的影響；研究了不同干燥條件對(duì)蘋(píng)果片色差及對(duì)南瓜片中維生素C含量的影響。結(jié)果表明：隨著超聲功率和溫度的增加，物料所需干燥時(shí)間逐漸縮短，隨著厚度的減少，物料所需干燥時(shí)間也隨之縮短，平均干燥速率逐漸增大，且附加超聲可降低蘋(píng)果片與新鮮蘋(píng)果的色差；超聲對(duì)干燥速率的影響隨著物料干基含

4、水率的降低而減弱；當(dāng)溫度較低、厚度較薄時(shí)，接觸式超聲對(duì)干燥的強(qiáng)化效果較好，但其隨著物料溫度的升高、厚度的增大，干燥速率逐漸降低；附加超聲之后，蘋(píng)果片及南瓜片的有效水分?jǐn)U散系數(shù)值分別比無(wú)超聲作用提高了14.5％~51.4%與7.5%~62.6%；電鏡檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)超聲處理的蘋(píng)果片，其組織內(nèi)部的孔洞明顯增多與增大，有利于物料內(nèi)部水分遷徙與擴(kuò)散。遠(yuǎn)紅外輻射系統(tǒng)主要產(chǎn)生熱輻射，可將熱量直接穿透到物料內(nèi)部進(jìn)行加熱，可提高物料內(nèi)部傳熱；熱風(fēng)干燥箱

5、是物料和熱風(fēng)進(jìn)行換熱的場(chǎng)所，通過(guò)控制箱可控制超聲功率、遠(yuǎn)紅外輻射板溫度及熱風(fēng)溫度，可通過(guò)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)紅外輻射板的高低來(lái)控制物料與遠(yuǎn)紅外輻射板之間的距離。通過(guò)物料衡算及熱量衡算確定陶瓷遠(yuǎn)紅外輻射板為遠(yuǎn)紅外輻射源，確定遠(yuǎn)紅外輻射板的面積為0.0174 m2，以選用40 W風(fēng)機(jī)作為風(fēng)力裝置，并以不銹鋼材料作為熱風(fēng)干燥箱內(nèi)腔壁，選擇鐵鉻鋁合金電阻絲作為熱風(fēng)干燥箱加熱電阻絲。
　　本研究以南瓜片為試材，利用所研制的超聲聯(lián)合遠(yuǎn)紅外輻射設(shè)備進(jìn)行了干燥

6、特性、品質(zhì)特性及能耗的研究。研究結(jié)果表明，遠(yuǎn)紅外輻射板溫度越高，熱效率越高，有利于提高干燥速率及縮短干燥時(shí)間；分別附加30W、60W超聲，干燥時(shí)間比未施加超聲的常規(guī)干燥所需時(shí)間縮短13.3%、26.7%，而干燥速率則比無(wú)超聲作用提高15.2%、36.1%，說(shuō)明接觸超聲可有效強(qiáng)化物料內(nèi)部的傳質(zhì)過(guò)程；附加超聲，物料色差值降低，隨著超聲功率的增加，色差值逐漸減?。挥行?jǐn)U散系數(shù)的數(shù)值的范圍為0.98×10-9~2.85×10-9m2/s，且