太阳能果蔬干燥设备的优化设计及其试验

论文摘要

我国农产品加工方法传统,农产品的干燥方式主要是热风干燥或者是自然晾晒,热风干燥耗能大,基本上是以能耗换取经济效益；而自然晾晒则面临着产品卫生的考验,也对人力、天气等因素依赖性强,难以扩大规模、连续性生产。我国太阳能资源非常丰富,同时农产品资源丰富,品质优良,而且当前的加工需求不断扩大,将农产品烘干后便于储存,有利于提高其经济价值,所以在当代能源危机与环境压力困扰不断加剧的局势下,探讨研究将太阳能利用在农产品的干燥中的作用极其重要。因此,为了将太阳能通过光热转化运用到农产品脱水干燥中,开发研制了太阳能果蔬干燥设备,以通过利用新能源缓解传统能源紧缺,同时创造农产品附加值。太阳能果蔬干燥设备主要包括集热系统、干燥系统和控制系统三部分。集热系统由自行研发的太阳能集热器混联而成,集热系统将太阳能转化成空气中的热能,将收集的热风输入干燥系统。干燥系统是对物料进行烘干的场所,热风与物料进行换热。控制系统通过对风机、电动风口等执行部件的控制来调节干燥箱内的风速、风量及温度等因素,以达到不同物料所需要的不同干燥环境。太阳能集热器是集热系统的核心部件。文中通过对比试验及热性能测试,取得集热器各部件的最佳结构参数及其热性能属性,给出了太阳能集热器出口温度与太阳能辐照度的关系式为te=ti+0.0282G-5.5451。吸热板为横向波纹,流量为0.06 kg/s,平均入口温度为22.16℃,平均辐照度为870.60 W/m2时,集热器平均效率可达84.53%；日平均坏境温度17℃,上下通道空间比为2：1时,闷晒温度最高能达到87.6。C,相比当时环境温度21.2℃提升66.4。C。此太阳能空气集热器具有低成本,高效率的特点,结构简单,易于安装。文中使用太阳能干燥设备对蒜片进行干燥试验,正交分析结果表明,蒜皮切片厚度为1mm,前处理时使用0.4%NaCl溶液浸泡,物料在干燥箱内所处位置为上部时能够取得脱水蒜片的最佳效果。此试验结果可为干燥设备的完善和其相应的十燥工艺提供改进意见和理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 绪论
• 1.1 能源危机下的太阳能优势
• 1.2 太阳能用于果蔬加工的意义
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 国外研究现状
• 1.5 选题的目的和意义
• 1.6 研究目标和主要研究内容
• 1.6.1 研究目标
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.7 技术路线
• 1.8 本章小节
• 2 设备总体设计方案
• 2.1 干燥设备类型的选择
• 2.1.1 干燥设备种类
• 2.1.2 干燥设备类型的确定
• 2.2 集热系统
• 2.2.1 集热系统的组成
• 2.2.2 集热系统安装方式
• 2.2.3 集热器结构
• 2.3 烘干系统
• 2.4 控制系统
• 2.4.1 温度控制
• 2.4.2 流量控制
• 2.4.3 时间控制
• 2.5 本章小节
• 3 样机的设计与试验研究
• 3.1 样机设计
• 3.1.1 集热系统的设计
• 3.1.2 烘干系统的设计
• 3.1.3 控制系统的设计
• 3.2 关键部件试验研究
• 3.2.1 试验方案
• 3.2.2 测试系统材料与方法
• 3.2.3 吸热体波纹试验
• 3.2.4 上下通道空间比的确定
• 3.2.5 进出口通路数量
• 3.2.6 试验结果与分析
• 3.3 集热器热性能试验
• 3.3.1 闷晒试验
• 3.3.2 准稳态的瞬时效率
• 3.3.3 集热器时间常数测定
• 3.3.4 集热器入射角修正系数测定
• 3.3.5 集热器组合方式试验
• 3.4 本章小节
• 4 工艺试验
• 4.1 试验内容
• 4.2 试验材料
• 4.2.1 原料
• 4.2.2 工具,仪器
• 4.2.3 药品
• 4.3 试验方法
• 4.3.1 物料处理的工艺流程
• 4.3.2 正交表的选用
• 4.3.3 含水率的测定
• 4.3.4 指标的评价
• 4.4 试验结果
• 4.5 本章小节
• 5 结果与讨论
• 5.1 结果
• 5.2 讨论
• 6 参考文献
• 致谢
• 7 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文