熱泵干燥動力學研究何麗季阿敏李杰東北石油大學華瑞學院(150027)摘要:利用熱泵干燥裝置對大紅蘿卜進行干燥,采用單因素方法,運用 MATALB軟件對曲線進行擬合,得出相應條件下的多項式回歸模型,干燥動力學模型對于干燥過程操作、提高產(chǎn)品質(zhì)量也有重要的指導意義。關(guān)鍵字:熱泵動力學單因素前言干燥動力學研究是設備放大設計的基礎(chǔ),對于某種未知干燥特性的物料,在實驗室規(guī)模的設備上進行干燥動力學研究,使用較少的物料,改變不同的干燥參數(shù),為放大設計工業(yè)化干燥器提供理論依據(jù)。1.干燥動力學實驗的材料、測量儀器和實驗方法實驗選用的材料為從市場購得的新鮮、無蟲眼、表面光滑的大紅大紅蘿卜,實驗前將其清洗,切除根梢,然后切成約lcm左右的大紅蘿卜丁,均勻地平鋪在物料架網(wǎng)狀擱板上溫度和濕度測量采用數(shù)字鉑電阻溫度計及干、濕球溫度計;風速測量采用北京檢測儀器廠生產(chǎn)的F10型智能型熱式風速儀;含水率的測定選用型號LD電子天平稱重。根據(jù)國家標準,采用直接干燥法測取1大紅蘿卜初始水分含量。物料內(nèi)部水分的表示方法有兩種(即濕基含水量和干基含水量),本實驗采用干基含水率。干基含水量()是以干物質(zhì)為基準的水分含量。(%)式中,g水濕物料中水分質(zhì)量,kg;g-濕物料中絕干物質(zhì)的質(zhì)量,kg2.干燥動力學實驗的結(jié)果與分析為了提高回歸方程的可靠性和回歸曲線的精度,采用 Matlab軟件來對回歸曲線進行擬合,得到不同條件下的擬合方程(1)不同大紅蘿卜質(zhì)量條件下4kg:y=0.0106x4-0.280x3+1.8394x2-68196X+10.51526kg:y=0.0030x-0.0863x+0.9552x2-4.9371x+10.51008kg:y=0.0012x-0.039X+0.5700x2-3.9388X+10.4614(2)不同溫度條件下30℃:y=0.0030x4-0.0863x3+0.9554x2-49373X+10.510035℃:y=0023x2-0.0394x30.9455x2-54863x+10.516940℃:y=-0.0104x4+0.0162x32+0.9451x2-59057X+10.4925(3)不同風速條件下中國煤化工CNMHG4ms:y=-0.0052x4+0.0641x3+0.0481x2-31319X+10.56702ms:y=0.0030X4-00863x3+0.9554x2-49373x+10.510026ms:y=0.0116x4-0.2234x3+1.6794x2-6.2501X+10.5142(4)不同相對濕度條件下20%:y=0.0098x4-0.1904x3+14947x2-59425x+10.448330%:y=0.0030x4-0.0863x3+09554x2-4937X+10.510040%:y=0.0007x-0.0343x3+0.5679x2-3.9797X+10.5341由擬合前后數(shù)值的比較和曲線擬合程度可以看出,各條件下的多項式回歸擬合度較好,回歸系數(shù)顯著。繪制出其導數(shù)多項式曲線,即干燥速率曲線。y4k6kg8kg乏干彈時問圖1不同大紅蘿卜量下,干燥速率一時間曲線圖1說明,在一定的干燥面積下,隨著大紅蘿卜量的增加,大紅蘿卜在托架的堆放高度增多,大紅蘿卜間相互疊加面積增大,從而減少了蒸發(fā)面積,降低了空氣穿過大紅蘿卜的速度,不利于水分蒸發(fā),延長了干燥周期。圖2表明,干燥速率前期受風速影響較大,對干燥中后期影響不顯著。圖3表明,隨著風溫的升高,大紅蘿卜蒸發(fā)水分所需的熱量增加,加快了水分蒸發(fā)速率,有利于干燥時間的縮短圖4表明,在干燥前、中期,相對濕度越低越有利于干燥速率的加快;而在干燥后期,相對濕度影響并不顯著,這是因為在此階段大紅蘿卜自身質(zhì)地緊縮,水分梯度對其影響微乎其微。結(jié)束語(1)選用大紅蘿卜量、風速、風溫、相對濕度作為大紅蘿卜干燥的單因素進行大紅蘿卜干燥動力學實驗,得出大紅蘿卜干燥特性曲線。(2)同時運用 MATALB軟件對干燥曲線進行有效的擬合,得到不同條件對大紅蘿卜干燥速率的影響和相應條件下的多項式回歸模型。中國煤化工CNMHG30℃35℃40℃干爍時問圖2不同溫度下,干燥速率一時間曲線14m/s2m/s2.6m/s4干爍時間(圖3不同風速下,干燥速率一時間曲線20%40%干爍時問(圖4不同相對濕度下,干燥速率-時間曲線參考文獻[1] Christopher bAker.食品工業(yè)化干燥.張慜,王劍平,李云飛等譯。北京:中國輕工業(yè)出版社,2003:16-17[2]潘永康.現(xiàn)代干燥技術(shù).北京:化學工業(yè)出版社,1998:68-97[3]食品中水分的測定方法(GB50093-85)中國煤化工CNMHG中國煤化工CNMHG