理论计算(张圣杰)

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1、滚筒杀青温度场理论分析茶叶的干燥过程可视作一个开热力学系统的传热过程，茶叶从周围干燥介质（热空气）中吸收热量来提供叶内水分迁移，蒸发的耗热和升高叶温的耗热，相当于热力学系统从外界吸热对外作功，同时增加内能。由于茶叶在干燥脱水的过程中，茶叶重量在变化，假如设在短瞬时间内，茶叶含水率变化不大，则根据热力学第一定律有：Q=Q++Cs）（7；.-為）…（4-1）式中：Q——茶叶在△/时间内吸热（kJ）Q——在卜时间内茶叶中水分汽化热（kJ）Cw——茶叶中水分比热（R/Rg・K）C,——茶叶干物质比热（kJlkg・K）m——茶叶干物质（kg）Mt——i吋刻茶叶含水率7]——i时刻茶叶叶温（。

2、0——i-1时刻茶叶叶温（°C）看杀青的整个过程，根据能量守恒定律，可得：吸收的能量二实际茶叶温度升高的能量+汽化潜热的能量+和坏境温度的热交换能量C1M1（7；-0）=（M1-M2）x2.26A：J/^+C2M2（7；-0）+（7；-70°C）x3.158KJ/mhr°Cxtimex5GM】⑺-0）:总吸收的热量（因为已经得到绝热曲线，所以只要根据曲线取点就可以了）；（M、-M2）x2.26KJ/g：汽化潜热的能量（2.26KJ/g为标准大气压下的汽化潜热系数）；C2M2（T2-0）:实际温升需要的能量；（T2-70°C）x3.158KJ/mhr°CxtimeX5：与环境温度（设

3、为70摄氏度）的热交换能虽。从绝热曲线上每隔10秒钟取一下点得到温度（PFC3D中设置每个热量时步为0,1s每10个吋步获得一次温度）运行时间(s)绝热温度(°C)102.0957e+002202.5308e+002302.6837e+002402.7630e+002502.8145e+002602.8335e+002702.8346e+002802.822le+002902.8169e+0021002.8002e+002•般茶叶在杀青前含水率为72〜75%左右，杀青后含水率为58〜60%。设茶叶杀青前含水率为75%,杀青后含水率为60%(取值便于计算)，设总的干物质质量为加干，则

4、杀青询茶叶总质量为4加干，杀青结束后为2.5加干。这里在计算中，我们认为茶叶的水分蒸发是均匀进行的，也就是说，如杲滚筒杀青真个过程进行了100S,则10S时蒸发掉0.15mp的水分,20S时蒸发掉0.3加干的水分,以此类推(便于计算)。茶叶的比热会随着茶叶含水最的变化而变化，含水率越高茶叶的比热越高，式子为:Q0-Ws100Cf：茶叶的比热;Cvr：水的比热,4.2kJ/kg°C；C$:干物质的比热,4.2x0.31kJ/kg0Co得到实际温度的变化情况:运行时间(s)绝热温度(°C)10161.220155.330145.84013550122.060110.670101.08

5、090.79080.110072.97温度(°C)时间（t）由丁•假定茶叶在滚筒屮匀速运动，所以根据上图可以得到茶叶温度与茶叶在滚筒中的位置的关系：茶叶颗粒在滚筒轴向的位置（m）现在存在的问题：（1）与实验曲线差别较大，主耍原因为短时间内茶叶绝热温度上升速度太快,汽化潜热蒸发的水分还比较少，导致理论计算前段的温度过高。（2）与环境温度交换热量值过小，有数量级上的差距。（3）无法得到茶叶表面传热系数的值。