论文题目: 采后果蔬热导率测试系统研究及其内部传热温度场模拟
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业生物环境与能源工程
作者: 张敏
导师: 张百良,孙治强
关键词: 热导率,测试系统,温度场,果蔬
文献来源: 河南农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 目前,随着生命科学的日益迅速发展,遇到的问题中有许多难以单从生物学的观点来解决,对于具有生命特征的植物热现象、热问题的探索也是如此,在现代植物生命科学研究中,人们从生物学的角度已对植物热响应的生理规律有了较好的掌握,但大多偏重于定性分析与经验研究,而在植物传热学方面的定量研究目前国外已有许多学者在研究,而国内却报道较少,借助于热物理学模型不仅可以成功地解释许多复杂的生命现象,更重要的是使现今唯象的植物生命科学走向定量化成为可能。 生物组织的热物理特性对组织的热模型来说是至关重要的,它们的准确测定,是生物传热模型的建立与检验、预示生物体温度场演化规律的基础,是揭示生物体热传输能力和载热能力以及进一步开展生物传热研究的前提。因此,本课题首先就要展开对果蔬热导率测试系统装置的研究,继而在此基础上建立预示果蔬生命体内部瞬态温度场的物理学模型,为进一步对植物的热传递机理的研究提供基础依据。基于此,本文主要开展了以下研究内容。 (1) 从理论上分析研究了热探针法用于测试果蔬热导率的基本原理,并分析了影响测试结果的诸多因素,可通过对探针的标定能起到修正误差的作用,并通过实验得出采用高纯度水作为标定物可使测量果蔬等含水率较高的物质的热导率达到较高的精度,从而证明了热探针法测试果蔬热导率的理论可行性。 (2) 根据果蔬的内在生物特性建立了一套适合测试果蔬热导率参数的实验装置,该实验装置,不需要复杂的控制调节系统,工作稳定可靠。考虑到采后果蔬具有含水率高,内部细胞组织还在时刻进行着生命活动等特点,采用的热探针具有体积小,测量时间短,测量时组织受影响的区域小,环境的热扰动影响小,组织损伤小,可以在线测量等优点。系统测试过程、数据采集、数据处理、结果输出均由微机完成,测试时间短,操作使用方便,测量结果复现性好。 (3) 用设计的测试系统对丙三醇、乙二醇和纯乙醇溶液等标准物质以及香蕉、土豆、苹果等果蔬材料进行了测试,并将结果与有关文献进行了比较,进行了误差估计,结果表明,对于果蔬类生物材料热导率的测试,实验误差可控制在3%以内。证明了热探针法测试采后果蔬热导率的可靠性,能满足科学研究和工程应用的要求,具有良好的应用前景。 (4) 利用测试系统对不同种类果蔬、同一种类不同成熟期的果蔬以及不同浓度果汁的热导率进行了系统测试,结果表明:不同种类的果蔬、同一种类不同成熟期的果蔬以及不同浓度果汁的热导率不同,其热导率范围在0.3～0.6W/m·k,都小于水的热导率。 (5) 同时对各种被测果蔬的密度、含水率、自由水含量、可溶性圆形物、硬度等反映果蔬生理生化及果蔬品质的重要指标进行了同步测量,而对反映果汁主要指标的浓度因素也进行了同步测量,
论文目录:
摘要
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物材料热物性测试国内外研究进展
1.3 本课题研究意义和内容
第二章 果蔬热导率热探针测试方法和系统设备的研究
2.1 热探针法的理论研究
2.1.1 理论模型
2.1.2 理论分析
2.1.3 测试结果影响因素分析
2.1.3.1 方程简化对测试结果的影响
2.1.3.2 热探针热容量对测试结果的影响
2.1.3.3 初始时间对测试结果的影响
2.1.3.4 热探针的尺寸对测试结果的影响
2.1.3.5 样品的有限尺寸对测试结果的影响
2.1.3.6 接触热阻对测试结果的影响
2.1.3.7 对流、辐射对测试结果的影响
2.1.3.8 输入功率对测试结果的影响
2.1.3.9 加热时间对测试结果的影响
2.1.4 理论模型误差修正
2.1.5 热探针法用于测试果蔬热导率的理论可行性分析
2.2 测试系统的设计
2.2.1 测试系统的组成
2.2.2 测试系统工作原理
2.2.3 测试系统设计参数的选择
2.2.3.1 热探针的选择
2.2.3.2 稳压电源的选择
2.2.3.3 标准电阻箱的选择
2.2.3.4 2700型数据测试采集系统
2.2.4 测试系统操作参数的选择
2.2.4.1 加热功率的选择
2.2.4.2 测试时间的选择
2.2.4.3 标定物的选择
2.2.5 测试系统抗干扰措施
2.3 实验装置
2.4 实验操作步骤
2.4.1 热探针标定
2.4.2 标准物质检验
2.4.3 样品热导率的测试
2.5 测量结果与分析
2.5.1 纯水的测试数据
2.5.1.1 20℃条件下纯水的测试数据
2.5.1.2 15~25℃条件下纯水的测试数据
2.5.2 标准样品测试数据
2.5.3 果蔬样品测试数据
2.6 测试系统误差分析
2.6.1 功率变化对测量结果的影响
2.6.2 有效测量时间对测量结果的影响
2.6.3 热针和样品尺度对测量结果的影响
2.6.4 整个测试系统误差估计
2.7 本章小结
第三章 采后果蔬热导率测试系统的应用研究
3.1 不同种类果蔬热导率的测试与分析
3.1.1 材料
3.1.2 方法
3.1.2.1 果蔬密度的测试
3.1.2.2 果蔬热导率的测试
3.1.2.3 果蔬硬度的测试
3.1.2.4 果蔬可溶性固形物含量的测试
3.1.2.5 果蔬含水率的测试
3.1.2.6 果蔬自由水含量的测试
3.1.2.7 各种果蔬细胞显微观测
3.1.3 结果与分析
3.1.3.1 果蔬密度与热导率的关系
3.1.3.2 果蔬含水率与热导率的关系
3.1.3.3 果蔬自由水含量与热导率的关系
3.1.3.4 果蔬可溶性固形物与热导率的关系
3.1.3.5 果蔬硬度与热导率的关系
3.1.3.6 不同种类果蔬果肉细胞组织显微结构及分析
3.1.4 结论
3.2 同一品种果蔬不同成熟阶段热导率的测试与分析
3.2.1 材料
3.2.2 测试项目和方法
3.2.2.1 果蔬密度的测试
3.2.2.2 果蔬热导率的测试
3.2.2.3 果蔬可溶性固形物含量的测试
3.2.2.4 果蔬含水率的测试
3.2.2.5 果蔬自由水含量的测试
3.2.3 结果分析与讨论
3.2.3.1 测试数据
3.2.3.2 不同成熟期果实细胞学分析
3.2.3.3 不同成熟期果实热导率、可溶性固形物、含水率与密度测定值的显著性分析
3.2.3.4 不同成熟期果实热导率与可溶性固形物、含水率、以及果实密度的变化关系
3.2.4 结论
3.3 果汁导热系数的测试与分析
3.3.1 材料和方法
3.3.2 测试项目和方法
3.3.2.1 果汁浓度的测试
3.3.2.2 果汁热导率的测试
3.3.3 结果与分析
3.3.3.1 浓度对果汁热导率的影响
3 3.3.2 果汁热导率预测方程
3.3.4 结论
3.4 本章小结
第四章 采后果蔬生命体内部温度场模型
4.1 采后果蔬生命体内部能量传递规律的生物学研究
4.2 采后果蔬生命体内部温度场物理学模型
4.3 采后果蔬生命体内部温度场物理学模型的验证
4.3.1 采后果蔬贮前热处理的生物学研究
4.3.2 苹果贮前热激处理过程
4.3.3 热激处理过程苹果热物性参数的研究
4.3.3.1 呼吸代谢热的研究
4.3.3.2 热导率的研究
4.3.3.3 热容的研究
4.3.4 苹果热激处理过程物理学模型
4.3.5 苹果热激处理过程温度场分布的理论解
4.3.6 苹果热激处理过程实际温度场分布
4.3.6.1 实验测量装置
4.3.6.2 测试结果与分析
4.3.7 结论
4.4 本章小结
第五章 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
ABSTRACT
攻博期间发表学术论文题录
发布时间: 2005-09-09
相关论文
- [1].果蔬采后温度激化处理的理论与试验研究[D]. 尹海蛟.天津大学2012
- [2].果蔬冷藏工艺与品质衰变理论与实验研究[D]. 谭晶莹.天津大学2007
- [3].生物组织传热及其若干应用研究[D]. 朱光明.华中科技大学2004
- [4].生物组织热物理参数的测量方法及实验研究[D]. 杨昆.华中科技大学2004
- [5].臭氧保鲜果品的应用技术及作用机理研究[D]. 王文生.中国农业大学2005
- [6].荔枝采后生理与常温保鲜的研究[D]. 胡新宇.华南理工大学2001
- [7].水源热泵调温温室研制及试验研究[D]. 王吉庆.河南农业大学2003
- [8].蔬菜物料的介电特性及其应用研究[D]. 秦文.西南大学2006
- [9].植物性含湿多孔介质在干燥过程中优化传热传质机理的研究[D]. 杨俊红.天津大学1998
- [10].日光温室番茄光温环境和传热研究[D]. 王谦.河南农业大学2007