本文選題：果蔬干燥 + 多孔介質(zhì)��； 參考：《陜西科技大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：近些年來(lái),對(duì)于多孔介質(zhì)干燥的研究越來(lái)越受到人們的重視,而采用模型模擬的方法來(lái)研究其干燥過(guò)程更是研究的熱點(diǎn)。由于果蔬多孔介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,而采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)干燥模型模擬的結(jié)果與實(shí)際果蔬干燥的差距較大,不能較合理的描述多孔介質(zhì)干燥過(guò)程中的傳熱、傳質(zhì)的規(guī)律,而這正好是對(duì)于提高果蔬干燥品質(zhì)的研究所必需的。針對(duì)這些問題的研究,本文以蘋果為果蔬多孔介質(zhì)的代表進(jìn)行其干燥過(guò)程的模擬及試驗(yàn)研究：對(duì)不規(guī)則孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型進(jìn)行了建立。首先采用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定了凍干蘋果片的孔隙率、孔隙密度、孔隙直徑分布,并確定了孔隙配位數(shù)等參數(shù)；然后構(gòu)建了蘋果多孔介質(zhì)的不規(guī)則孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型,該模型的參數(shù)采用實(shí)際測(cè)得蘋果多孔介質(zhì)的參數(shù),這樣的孔道網(wǎng)絡(luò)模型模擬能很好地應(yīng)用于實(shí)際蘋果多孔介質(zhì)的干燥過(guò)程。以蘋果多孔介質(zhì)為試驗(yàn)對(duì)象,進(jìn)行了蘋果片多孔介質(zhì)的熱風(fēng)干燥試驗(yàn),試驗(yàn)中對(duì)蘋果片的溫度和濕分含量進(jìn)行了測(cè)量,并得到了其干燥曲線、濕分場(chǎng)、溫度曲線和溫度場(chǎng)。根據(jù)建立的孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型對(duì)孔隙尺度上的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了建立,包括傳熱方程、傳質(zhì)方程和能量方程,數(shù)學(xué)模型將孔隙中的毛細(xì)效應(yīng)及開爾文效應(yīng)對(duì)干燥過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)的影響進(jìn)行了考慮。對(duì)所建立的孔道網(wǎng)絡(luò)物理模型進(jìn)行了傳熱、傳質(zhì)網(wǎng)格劃分,采用控制容積平衡法對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了差分離散化,進(jìn)而求解出模型的溫度場(chǎng)、濕分場(chǎng)分布。采用VC++和Matlab聯(lián)合編程軟件對(duì)蘋果片孔道網(wǎng)絡(luò)干燥進(jìn)行了模擬分析。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析可知,所建立的孔道網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好的描述實(shí)際果蔬多孔介質(zhì)干燥過(guò)程中的熱質(zhì)傳遞過(guò)程,模擬的干燥曲線與實(shí)際物料干燥曲線較為接近,模擬的濕分場(chǎng)分布能夠反映出實(shí)際物料干燥過(guò)程中的濕分場(chǎng)分布特征;模擬的溫度曲線與實(shí)際物料干燥過(guò)程中溫度曲線的變化趨勢(shì)基本一致,模擬溫度值與試驗(yàn)溫度值相比較高。不同的物料結(jié)構(gòu)參數(shù)的干燥試驗(yàn)表明：孔隙率、平均配位數(shù)等參數(shù)對(duì)干燥模擬有較大的影響�？紫堵试酱�,干燥時(shí)間就越長(zhǎng),平均溫度越低；平均配位數(shù)越大,干燥時(shí)間就越長(zhǎng),平均溫度越高。
[Abstract]:In recent years, more and more attention has been paid to the study of porous media drying. Because the internal structure of porous media is very complex, the result of traditional continuous medium drying model is far from that of actual drying process, so it can not reasonably describe the law of heat and mass transfer in the drying process of porous medium. This is necessary to improve the drying quality of fruits and vegetables. In order to solve these problems, the drying process of apple as the representative of porous medium for fruits and vegetables was simulated and tested. The physical model of irregular pore network was established. The porosity, pore density and pore diameter distribution of freeze-dried apple slices were measured by experimental method, and the parameters of pore coordination number were determined, and then the physical model of irregular pore network in apple porous media was constructed. The parameters of the model are measured by the actual parameters of the porous medium of apple. This model can be used to simulate the drying process of the porous medium of apple. The hot air drying test of apple slice porous media was carried out. The temperature and moisture content of apple slice were measured, and the drying curve, wet field, temperature curve and temperature field were obtained. According to the physical model of pore network, the mathematical model on pore scale is established, including heat transfer equation, mass transfer equation and energy equation. The effects of capillary effect and Kelvin effect on heat and mass transfer during drying are considered in the mathematical model. The physical model of the pore network is divided into heat and mass transfer meshes, and the mathematical model is discretized by using the control volume balance method, and the temperature and moisture distribution of the model is solved. Using VC and Matlab programming software, the drying of apple slice pore network was simulated and analyzed. Through the comparison and analysis of the simulation results and the experimental results, it can be seen that the established pore network model can describe the heat and mass transfer process in the drying process of the actual fruit and vegetable porous media. The simulated drying curve is close to the actual material drying curve, and the simulated wet field distribution can reflect the distribution characteristics of the actual material drying process. The simulated temperature curve is basically consistent with the change trend of the actual material drying process, and the simulated temperature value is higher than the experimental temperature value. The drying test of different material structure parameters shows that the porosity and the average coordination number have great influence on the drying simulation. The larger the porosity, the longer the drying time and the lower the average temperature; the larger the average coordination number, the longer the drying time and the higher the average temperature.
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124

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本文編號(hào)：1782621