试析紫花苜蓿保质干燥试验研究及干燥设备的研制

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1、沈阳农业大学博士学位论文紫花苜蓿保质干燥试验研究及干燥设备的研制姓名：车刚申请学位级别：博士专业：农业机械化工程指导教师：李成华;汪春20060615独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签锄事例时间：7删，年关于论文使用授权的说明6只l弘本人完全了解沈阳农业大学有关保留、使用学位论文

2、的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名．呼I硝导师签名时间：Wf年6月眵日时间：胁‘年16月厂蛔臻丫沈阳农业大学博士论文紫花苜蓿保质干燥试验研究及干燥设备的研制摘要本文在综述优质豆科牧草．苜蓿干燥研究与进展的基础上，在自行研制的5MG．50型牧草薄层干燥试验台上，进行了苜蓿干燥实验和同步生理实验，并进行了苜蓿干燥机理模型模拟分析与工艺参数的研究。在此基础上，研制了5HC．

3、1型牧草保质干燥机并进行了生产性分析。1、基础性试验研究：根据紫花苜蓿的生理和物理特性，进行了紫花苜蓿干燥特性的研究。通过苜蓿叶片、茎杆和草段水分含量分析，确定了苜蓿最长干燥存留时间与苜蓿含水率的关系以及机械处理次数对苜蓿干燥速率的影响规律。试验分析表明：用机械压裂处理的苜蓿与未处理的相比，营养成分保存无显著差异，干燥速度提高1．5～2倍。利用拟合方法对比分析建立了适合苜蓿干燥的Page模型和高温模型，为苜蓿保质干燥过程和干燥机的设计奠定了理论基础。2、苜蓿干燥模型的理论分析；以紫花苜蓿表征性体积单元为基础，建立了苜蓿草茎段内部的水分扩散模型，利用有限差分法探讨了苜蓿草

4、段内部水分分布，苜蓿内部水分在不同阶段的变化规律。利用反求法确定了苜蓿草茎段在不同处理条件下的传质系数，为苜蓿干燥提供了有价值的理论数据，同时也为解决同类复杂的气固两相运动热质传递问题提供了有效的方法。试验分析表明：苜蓿草茎段内部水分的扩散过程表现出强烈的非均质性与非稳态性。通过分析苜蓿的质扩散方程，优化了莒蓿草段的干燥状态参数：通过最大扩散系数确定，分析了物料内部温度场对水分扩散的影响。研究表明：苜蓿在一定条件下有一个最快干燥过程存在，表明了苜蓿干燥过程中优化传热传质的方向与潜力。3、干燥过程对紫花苜蓿保质规律研究：在自行研制的5MG．50型牧草薄层干燥试验台上，应用

5、正交旋转组合试验设计理论，研究苜蓿干燥过程中干燥温度、表现风速、初始含水率、干燥时间对粗蛋白含量、干燥速率和单位耗热量的影响规律，建立了各评价指标与干燥因素间关系的数学模型，并利用进行了单目标优化和试验验证。利用单因素分析法，分析了干燥参数对各个指标的影响规律，直观地反映了苜蓿干燥过程中影响因素的变化趋势。利用贡献率法和频数分析法，得出各因素对试验指标影响的重要程度。采用加权综合评分与频数分析法对多目标进行优化计算，综合评定较优的保质干燥工艺参数为：干燥温度176"C，表现风速0．34m／s，初始含水率76％，干燥时间3．2rain。为提高干燥苜蓿的品质和节省能源提供了

6、重要理论依据。4、苜稚气流翻铺工艺试验研究：在翻铺试验的基础上，建立了描述苜蓿草段翻铺过程中空气动力学模型，并通过编程对苜蓿草段运动过程进行了仿真分析。采用着色法，验摘要证了气流翻铺的效果，揭示了苜蓿气流翻铺的运动规律。试验研究表明：在气流翻铺装置中，翻铺效果取决于气流的状态参数和翻铺装置的结构参数。根据苜蓿草段的数值计算和试验验证，确定了气流翻铺的最佳工艺参数为：翻铺气流速度2．8～3．0m／s，莒蓿草铺初速度O．05m／s，气流与竖直方向的夹角5～6。。5、苜蓿翻铺干燥均匀性试验研究：采用三因素五水平正交旋转组合试验，研究了苜蓿翻铺过程中气流速度、草铺厚度和翻铺周期

7、对干燥均匀度和干燥速率的影响，确定了莒蓿翻铺干燥过程中各因素的变化趋势，建立了各评价指标与干燥因素间关系的数学模型，并进行了单目标优化和试验验证。综合评定较优的气流翻铺干燥参数为：气流速度0．50m／s，草铺厚度40mm，翻铺周期210s。利用贡献率法和频数分析法，得出各因素对试验指标影响的重要程度，为提高苜蓿干燥均匀性提供了重要依据。6、5HC-1型牧草保质干燥机研制：根据理论分析和试验研究结果，确定了5HC—l型牧草保质干燥机的总体方案。采用钢丝带水平输送式结构设计，应用混流和余热回收加热、高温连续干燥、气流翻铺干燥的工艺及最佳参数组