南疆地区霜后棉桃热风干燥试验及数学模型

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1、2015年6月农机化研究第6期南疆地区霜后棉桃热风干燥试验及数学模型1，21，21，311王伟，胡灿，陈晓川，弋晓康，廖结安(1．塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300;2．新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔843300;3．东华大学机械工程学院，上海201620)摘要:针对南疆地区霜后棉桃、僵瓣棉的回收利用现状，采用热风干燥方式，对棉桃物料进行不同温度下的热风干燥试验。结果表明:棉桃的干燥过程主要为降速干燥过程，但在干燥的预热初期出现了瞬时加速干燥段，未出现明显的恒速干燥段，干燥速率随干燥温度的提升快速升高。

2、利用试验数据，与7种多孔介质物料的干燥数学模型进行拟合发现，Page模型拟合精度最高，并且模型参数简单，适合于干燥生产的实际应用;通过对模型中待定常数的求解，得到了棉桃热风干燥的数学模型。通过验证，该模型能很好地预测棉桃热风干燥时风温为80～100℃条件下的棉桃水分变化规律。关键词:僵瓣棉;热风干燥;多孔介质;数学模型+中图分类号:S375;TS113．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0159－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.039干燥方法，对霜后棉桃、僵瓣棉采摘后进行热风干燥0引言试

3、验，研究棉桃热风干燥的影响规律;同时，对试验数在南疆地区棉花成熟季节，秋后棉花因自然气据与经典多孔介质干燥数学模型进行拟合，以建立不候、生长期等多种原因造成了棉桃的发期过晚，出现同温度影响下的棉桃干燥数学模型。［1］僵瓣棉等现象，影响了棉花的整体质量和采摘。针1材料与方法对霜后棉桃、僵瓣棉的回收利用现状，将未成熟的棉桃采摘下来，通过热风干燥方式进行催熟干燥处理，1．1试验材料能促进棉纤维的进一步生产，提升棉花的整体性能。试验采用南疆地区新疆建设兵团第一师十团实为了试验这种新技术，需要对棉桃的热风干燥进行试验田间的待熟棉桃，将棉桃采摘后放置试验室房内晾验

4、研究。由于霜后棉桃、僵瓣棉的特殊性，对棉桃进置处理24h，使棉桃的湿基含水率保持在55%～65%行干燥试验的研究较少，但棉桃与棉花均属于多孔介之间。质，其干燥性能与多孔介质干燥特性相近。在多孔介1)热风干燥机设备。试验的干燥机设备采用立质的干燥研究上，国内外学者进行了大量的试验研式物料循环热风干燥机，由干燥试验台、加热器装置、究。YiX．K．、WuW．F．、ZhangY．等研究了红枣在不鼓风机(3kW)、干燥室、温度控制装置及风速调节装同风速与不同风温条件下的干燥速率变化情况，并对置等组成。干燥时，加热器装置上电，产生热能，同时试验数据进行了参数拟合，

5、得出了红枣在风速与风温鼓风机启动，产生风力，经加热器装置后形成热风，经［2－3］条件影响下的干燥数学模型。中国农业大学的袁干燥室入口进入，经物料后进行循环干燥。其中，温越锦研究了一种二维分孔道的数学模型，并利用试验度控制装置由姚仪表公司提供的XM－9007型温控仪［4］方法揭示了自然对流多孔介质的热风干燥特性。表和加热器主电路组成。工作时，可根据干燥室的入鲁洁研究了阜平红枣热风干燥特性，对试验数据进行口温度和出口温度进行恒温控制，保证干燥室温度的［5］了模型的拟合，得出了最优拟合效果的Page模型。稳定范围在±0．8℃之间。根据多孔介质的干燥特性与研究

6、成果，利用热风2)其它试验数据测量设备。根据试验的需要，制作了“盒状型”物料盘(18．5mm×18．5mm)、购置了先收稿日期:2014－06－23行者(CP系列)电子天平秤。电子天平秤用来测定每基金项目:国家质检总局项目(201310107);新疆生产建设兵团科技支疆项目(2012AB008)一个干燥时间段的棉桃试验样品质量数据。作者简介:王伟(1974－)，男，沈阳人，副教授，硕士生导师，(E－1．2试验方法mail)syww77@163．com。试验根据相同风速下的3种不同温度制定棉桃通讯作者:弋晓康(1976－)，男，陕西华县人，副教授，硕士生

7、导师，(E－mail)yxkcn@163．com。风温单因素的试验方案。试验前，将桃棉进行挑选与·159·2015年6月农机化研究第6期分类，去除棉杆、棉叶等一些杂质，以达到干燥试验的模型如表1所示。表1中，t为棉桃干燥时间，a、k、b、要求。试验前，精选大小一致的棉桃按不同温度进行c、k0、k1为数学模型中的待定系数。分组选样，做好样品编号，用天平称进行初始样品的表1经典多孔介质干燥的数学模型称重。为计算方便，每组试验样品初始质量均控制在模型模型名称数学表达式1000g(±0．2g)，其中物料盘的质量为378．9g。同序号时，干燥室放入一定数量的棉桃

8、，使干燥试验接近大1NewtonMＲ=exp(－kt)物料的干燥过程。试验时，每隔30min对