新型果蔬膨化干燥设备的设计及研究

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1、陵西料技大学论文题目：新型果蔬膨化干燥设备的设计及研究学科门类：工学一级学科：动力工程及工程热物理培养单位：机电工程学院硕士生：胡玉莹导师：陈海峰教授2014年5月oNDESIGNoFANEWTY_PEoFPUFF矾GANDDRYD叮GEQUIPMENTFoRFRUITSANDVEGETALBESAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeo

2、fMasterof—E—n—g——ine——eringS——cienceByYuyingHuSupervisor：Prof．HaifengChenMay2014新型果蔬膨化干燥设备的设计及研究摘要我国拥有非常丰富的果蔬资源，是水果、蔬菜的生产与消费大国。在过去的几十年中，随着社会及农业生产水平的发展，果蔬产业发展迅速，本世纪第一个十年，我国的果蔬总生产量已达到9．07亿吨，位居世界前列。利用干燥的方法对采摘后的果蔬深加工，可延长其保存时间并增加产品的附加值，提高果蔬行业的经济效益。因此，选择合适的干燥方法并

3、研制出一种高效低耗的果蔬干燥设备可促使我国果蔬行业处于世界市场的战略性有利地位。本文针对低温高压膨化果蔬干燥技术，通过对其发展现状的研究及厂家的现场调研，总结出了生产中普遍存在的一些问题，从改善设备的内部结构、降低过程能耗、提高生产效率等方面研发出了一种新型高效的果蔬膨化干燥设备。对目前生产普遍使用的设备结构提出改进方案，即旋转料筐结构。通过对物料在圆柱形料筐内的运动规律分析，确定了物料的泄落运动最有利于物料间的传热过程，并通过力学研究分析了物料运动状态的影响因素。通过搭建运动实验平台验证了方案的可行性，并

4、在一定范围内变化实验参数，根据对比实验结果选取了最适合生产的料筐参数。对新型膨化设备的工作原理做了简要介绍并结合生产现状计算了其年产量，新型设备较原有设备年产量可增加约40％。根据工作条件，对设备的罐体、封头、夹套、料筐结构及传动装置等进行了设计和校核，从而完善了设备的整体结构。针对低温高压膨化干燥的整个生产过程，利用传热学理论，对升温阶段、真空干燥阶段、降温冷却阶段构建了各阶段的导热微分方程并从中求解出了物料温度随时间的依变关系；借助气体膨胀的绝热模型及集总热容法对瞬间泄压过程进行热力学分析，获得了最终稳

5、定状态下的温度与膨化工艺参数的关系，以实现对生产的指导作用。对设备生产各阶段的能耗进行了计算，并针对各阶段内部传热的特性选择高效的远红外加热装置；在保证物料均匀受热的前提下，利用辐射传热原理获得了加热元件与料筐相对位置关系方程以优化其排布。利用ANSYS有限元分析软件对所设计的新型膨化设备的简体、接管区域及锥形封头进行了模型在工作条件下的应力、应变分析。简体模型在升温加压阶段主要表现为均匀膨胀，在真空阶段则为均匀向内变形；在两阶段中筒体沿轴线方向应力分布不均，应力最大处均为筒体与法兰的连接部分，最大应变出现

6、在简壁上。膨化设备开孔接管区在内压下的最大应力出现在筒体与接管连接的最高位置处，而接管区的应变较小。锥形封头在工作条件下的最大应力出现在内壁开孔处，依据其分析结果对封头壁厚进行了优化。所分析的各部分的最大应力值均小于材料的许用应力及屈服应力值，设备的结构可满足生产需要。关键词：低温高压膨化干燥，旋转料筐，结构设计，热力学分析，ANSYSoNDESIGNoFANEWTYPEoFPUFFINGANDDRYINGEQUⅡ'MENTFoRFRUITSANDVEGETALBESABSTRACTChinahasrich

7、fruitandvegetableresollrces，andisalsoagreatproducterandconsumer．Withthedevelopmentofsocietyandagriculturalproductivity,thetotal劬itsandvegetablesoutputhasreached9．7milliontonesin2011．Dryingtechnologycallbeusedtofurtherprocessoffruitsandvegetables；itCanprolo

8、ngthestoragetime，addvalueoftheproductsandraisetheeconomicbenefit．Accordingly,itisnecessaryforUStodesignakindofhighlyeffectiveandlowconsumptivedryingequipmentwiththeappropriatedryingmethodtoincreaseourcompetit