基于量纲分析方法的苜蓿干燥特性参数确定

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1、干燥技术’与设备2009年第7卷第l期DryingTechnology&Equipment·75·基于量纲分析方法的苜蓿干燥特性参数确定郑先哲，刘成海，王建英，董航飞(东北农业大学工程学院，哈尔滨155030)摘要：应用量纲分析方法，建立了苜蓿的干燥温度、样品质量、茎秆长度、介质流速和初始含水率与其干燥常数k的经验公式，并得到了温度特性系数／／,与干燥温度的函数关系，提出了改进苜蓿薄层干燥方程，为分析干燥条件对苜蓿干燥速度的影响提供了理论依据。关键词：苜蓿；量纲分析；干燥常数；温度特性系数中图分类号：TB115；$375文

2、献标志码：A文章编号：1727—3080(2009)02—0075—04随着畜牧产业和牧草加工业的迅速发展，干燥邻两次称重的差值小于0．01g时，即可认为苜蓿的是苜蓿收获后的必要处理环节。为了研制出效率含水率达到平衡水分。实验重复2次，用烘箱法测高、能耗低和干燥品质好的牧草干燥机械，有必要苜蓿含水率，取相近数的平均值。用SAS软件处理研究牧草的干燥特性。干燥常数k是表征物料干燥数据。特性的重要参数，是影响物料传热、传质特性因素2影响因素的量纲分析的综合反应，既与物料的结构、规格、形状和含水率有关，又与干燥介质温度、介质流速

3、等有关【n。但是，目前在研究苜蓿干燥常数k时只考虑干燥温度。根据笔者的研究，苜蓿叶片和茎杆的干燥速度还与其长度、初始含水率以及干燥介质流速有关。因此，只考虑干燥温度来计算干燥特性参数是不全面的。本研究采用量纲分析方法分别确定苜蓿叶片和茎杆干燥常数k和温度常数凡。1材料与方法l-风机；2_风量调节板；3-加热器；4I风道；5-干燥筛；6--T-~筒；7．支架；A_测沮口lB．测风口干燥实验所选用的苜蓿品种是加拿大紫花苜蓿，在东北农业大学草业研究所试验田取现蕾期图1苜蓿薄层干燥试验台结构简图(开花10％左右)的苜蓿作为样品。这

4、期间的苜蓿营养成分最高，最适合饲用。在薄层干燥实验过程中收稿日期：2009—2-28。(见图1)，影响苜蓿茎杆干燥常数k的因素有初始基金项目：东北农业大学优秀人才创新基金，黑龙江省人事厅回国人员科研择优资助项目，黑龙江省科技厅留学回国人员科研项目(Lco7c26)，东含水率、样品质量、干燥温度、介质流速、茎杆长度，北农业大学科技创新团队项目(cxoos一3)。干燥取值列于表1。在苜蓿(整株压扁)薄层干燥实作者简介：郑先哲(1968一)，男，吉林人，博士．教授．主要从事农产品加工方验过程中，每隔lmin测定干燥筛内莒蓿质量，

5、当相面科研和教学工作。干燥技术与设备。76DryingTechnology&Equipment2009年第7卷表2苜蓿的温度特性系数n的计算表Mujumdar、patil等人圈同的研究，Page方程是描根据苜蓿在干燥过程中达到平衡水分的时间，述苜蓿各个部分干燥速度的理想模型，该模型为：拟合计算出干燥常数k和温度常数n，结果分别列于表1和表2。在薄层干燥实验过程中，影响苜蓿茎MimMe：P(一时)(1)M—Me一杆干燥速度因素有(包括量纲，括号内为对应物理量的量纲或导出量纲符号)初始含水率眠(无)，样第2期郑先哲等．基于量纲

6、分析方法的苜蓿干燥特性参数确定·77·品质量G()，干燥温度t~(MLT)，介质流速7)值带人到方程(1)中，构成苜蓿新薄层干燥速度(LT-)，茎杆长度Z(L)，干燥常数k(T-。o公式，就可以计算苜蓿在薄层干燥时的干燥速度。以上这些参数可以构成下式：3．3模型验证为了验证公式(6)、(7)的正确性，选择如下干7r=Galt=a2，(2)燥条件：苜蓿初始含水率58．32％，干燥温度170％，其量纲有如下关系：热风速度0．3m／s，样品质量60g，干燥时间5min，并P：垤1d、[ML2T。14l(LT。14’(L1。‘(T

7、1'在实验台上进行苜蓿薄层干燥试验。计算结果和实根据量纲齐次理论(具体推导过程见[71)，可得：测结果列于图2。由图可以看出，苜蓿的薄层干燥速GIk度计算值和实测值变化趋势相同，得值相近，拟合(3)_的可靠性系数r=O．9125。这表明根据公式(1)、(6)和(7)可以较准确预测苜蓿段在不同薄层干燥条件的GV(4)干燥速度，为研究苜蓿干燥动力规律提供了依据。3特性参数确定对表l中的仃。和7r项进行拟合处理，得到经丑一石I=一+(2(f5气)】1CXP．2251-0．128227鳓、(相关系数r=0．9144)将各7r项中参

8、数带入到(5)中，整理后得gU(6)：千燥时间t／IniI1图2苜蓿新薄层干燥公式的理论值(曲线)与实测值(方块)[知『(6)4结论式(6)反映干燥常数k与干燥温度、样品质量、茎秆苜蓿的干燥温度、样品质量、茎秆长度、介质流长度、介质流速和初始含水率的定量关系，是这些速和初始含水率对干燥常数k有显著影响，