果蔬热风微波组合干燥工艺优化及装置设计

《果蔬热风微波组合干燥工艺优化及装置设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论文分类号：２１０７０８学号：１６０１００３＿ｔＡｉＬＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ果蔬热风波组燥工艺优计任茹娜指导教师姓名：巩桂芬副教授学科名称：机械设计及理论论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：果蔬热风微波组合干燥工艺优化及装置设计学科门类：工学一级学科：机械工程培养单位：轻工科学与工程学院硕士生：任茹娜导

2、师：巩桂芬副教授2018年5月ProcessOptimizationandDeviceDesignoftheCombinedHot-airandMicrowaveDryingforFruitsandVegetablesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByRunaRenSupervisor:A/prof.GuifenGong

3、May2018果蔬热风微波组合干燥工艺优化及装置设计摘要干燥是果蔬加工的主要方法之一，通过干燥解决了新鲜果蔬不易储存、易腐烂变质等问题，此外，与新鲜果蔬相比，干制品所带来的经济效益更高，因此，发展果蔬干燥工业已成为一种趋势。目前，热风微波组合干燥方式在果蔬干燥加工行业应用广泛，其实现了单一热风、微波干燥的优势互补，但是目前在工业生产方面仍缺乏一台成套的、自动化高的大型加工设备。故本文在果蔬热风微波组合干燥试验的基础上，对干燥工艺进行优化，并针对现有设备存在的不足提出解决方案，最终设计出满足高效、节能、高品质的热风微波组合干燥装置。本文研究内容主要包括：（

4、1）组合干燥特性研究及工艺优化。利用实验室已有的设备对果蔬进行热风微波组合干燥试验，设计单因素试验方案，并使用Excel将试验数据绘制成曲线图，研究不同试验因素对果蔬组合干燥特性的影响。此外，运用Design-Expert.8.0软件设计4因素3水平试验方案，进行响应面分析，得到各响应指标与试验因素的二次回归方程，分析试验因素的交互作用对各响应指标的影响，并优化组合干燥工艺，得到获取山楂干制品各指标理想值的工艺条件。在试验过程中，发现设备存在干燥不均匀、操作方式繁琐、自动化程度低等问题。通过果蔬组合干燥试验的工艺优化，为后续组合干燥装置的设计提供理论依据

5、。（2）组合干燥动力学模型研究。在果蔬组合干燥试验的基础上，采用Excel、Origin9.1等软件对试验数据进行线性和非线性拟合，确定描述果蔬在干燥过程中水分变化的最佳动力学模型，并对模型方程中的参数进行多元线性拟合，最终建立果蔬的动力学模型表达式，通过动力学模型的研究，为后续组合干燥装置的自动化监测水分变化过程提供理论依据，解决设备自动化程度低的问题。（3）组合干燥箱的设计及仿真分析。针对干燥不均匀问题，从三个方面解决，一是改变物料的位置，将物料盘设计为圆形多孔结构，增加干燥过程中物料与热源的接触面积，同时设计旋转支架，带动物料盘旋转，使物料每个部位

6、均匀地接收热源；二是设计微波干燥系统，通过对系统关键部件进行计算及选型，确定磁控管的数量及干燥室的尺寸，运用Creo4.0软件建立磁控管在3种排布方式下的干燥室模型，并采用HFSS15.0软件对干燥室内电I磁场分布情况进行仿真，最终确定馈波口互相平行排列时干燥室内电磁场分布均匀；三是设计热风干燥系统，设计了两种结构的干燥室，采用Creo4.0建立干燥室的三维模型，运用Fluent17.0对两种结构干燥箱内的风速和风温进行数值模拟分析，得出采用斜面式干燥箱效果更好。（4）组合干燥装置的整机设计。通过在干燥室两侧设计孔板以及气流分配室，将热风引入微波干燥室内

7、，从而使热风与微波干燥结合起来，完成干燥箱的设计，该设计解决了操作方式繁琐的问题，省去将物料转移干燥箱的过程，方便了试验操作，保证了试验结果的准确性。最后，设计了微波防漏结构，并运用Creo4.0软件建立了组合干燥装置的整机模型，最终完成干燥装置的设计。本课题的工艺优化及模型建立为组合干燥装置的设计提供理论依据，最终设计的组合干燥装置实现了操作形式多样化，并达到了安全、高效、节能的要求，对以后工业化大型热风微波组合干燥设备的设计具有参考意义。关键词：组合干燥，工艺优化，微波干燥系统，热风干燥系统IIProcessOptimizationandDevice

8、DesignoftheCombinedHot-airandMicrowaveDr