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气体射流冲击干燥机气流分配室流场模拟与结构优化

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农业工程学报 2013年第3期29卷 69-76,J0003页

作者：代建武肖红伟白竣文张茜谢龙高振江中国农业大学工学院北京100083

为了改善气体射流冲击干燥机气流分配室流场结构,提高喷管速度分布均匀性,以气体运动微分方程和RNGk-ε湍流模型为基础,利用计算流体动力学软件Fluent对气流分配室内气流流场进行了三维数值模拟,得到了热气流在气流分配室内的流动特征,... 详细信息

为了改善气体射流冲击干燥机气流分配室流场结构,提高喷管速度分布均匀性,以气体运动微分方程和RNGk-ε湍流模型为基础,利用计算流体动力学软件Fluent对气流分配室内气流流场进行了三维数值模拟,得到了热气流在气流分配室内的流动特征,并对原模型结构进行改进,提出了3类优化方法,同时将最优模型的预测值与试验数据进行了比较。计算结果表明,气流分配室原始结构的速度矢量在气流腔室内部形成2个左右对称的反向涡流区,对应喷管出口速度分布沿高度方向呈先减小后增加的趋势,设计工况下速度偏差比和速度不均匀系数分别达到24.6%和18.1%;减小分配室下端宽度这一常见思路并不能改善气流分配室的速度分布均匀性,而扰流模型则被证明是可行的;平板扰流模型的效果优于半圆柱扰流模型,其最佳结构参数为平板间距为160mm且第一块平板较喷管轴线高14mm,速度偏差比降为7.7%,而速度不均匀系数仅为4.7%,数值模拟结果与试验数据最大偏差不超过8%。该文的研究思路对类似于干燥机气流分配室结构的均匀性设计提供了参考。

关键词：烘干机数值模拟优化气体射流冲击干燥气流分配室

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苹果片微波间歇干燥特性及模型拟合

食品与发酵工业 2019年第4期45卷 81-88页

作者：文静代建武张黎骅四川农业大学机电学院四川雅安625100

利用微波在线检测装置将微波间歇干燥技术用于苹果片薄层干燥试验,研究了苹果片在700、600、450、250 W功率,切片厚度为3、5、7、9 mm,单次微波加热时间4、5、6、7 s下的干燥动力学特性。试验结果表明,苹果片微波间歇干燥过程属于降速... 详细信息

利用微波在线检测装置将微波间歇干燥技术用于苹果片薄层干燥试验,研究了苹果片在700、600、450、250 W功率,切片厚度为3、5、7、9 mm,单次微波加热时间4、5、6、7 s下的干燥动力学特性。试验结果表明,苹果片微波间歇干燥过程属于降速干燥。微波功率、切片厚度、加热时间对干燥过程影响显著。水分有效扩散系数随着干燥功率的升高、切片厚度的增加、加热时间的延长而增加。通过模型拟合可知Weibull模型具有较高的预测精度,能很好地描述苹果片微波间歇干燥试验过程规律,利用逐步回归法,确定了Weibull模型参数α、β的表达式。模型的尺度参数α随功率增大、厚度减小、加热时间增加而减小,说明增大干燥功率、减小切片厚度、延长加热时间可以显著缩短干燥时间、提高干燥效率。功率、厚度和加热时间对形状参数β影响很小,说明干燥过程中物料状态变化较小。

关键词：苹果片微波间歇干燥干燥特性模型拟合

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猕猴桃片旋转托盘式微波真空干燥特性分析

农业机械学报 2020年第S1期51卷 501-508页

作者：张付杰辛立东代建武李丽霞周杰昆明理工大学农业与食品学院昆明650500 四川农业大学机电学院雅安625014

为研究猕猴桃片基于旋转托盘式微波真空干燥特性及品质优化工艺,探讨了不同功率密度(3.33、6.25、9.58 W/g)、干燥温度(40、45、50、55℃)、腔室压力(5、10、15、20 kPa)及切片厚度(3、6、9、12 mm)对猕猴桃片干燥特性的影响,比较了旋... 详细信息

为研究猕猴桃片基于旋转托盘式微波真空干燥特性及品质优化工艺,探讨了不同功率密度(3.33、6.25、9.58 W/g)、干燥温度(40、45、50、55℃)、腔室压力(5、10、15、20 kPa)及切片厚度(3、6、9、12 mm)对猕猴桃片干燥特性的影响,比较了旋转托盘式相对于传统水平转盘式微波真空装备的优势,并研究了不同模型拟合预测猕猴桃片水分比变化的准确性与适用性。结果表明:随着功率密度的降低和切片厚度的增大,物料干燥过程中存在更为明显的恒速段;当干基含水率降至1.3 g/g左右时,干燥过程转入降速阶段。综合考虑感官评价及干燥时间可得,功率密度6.25 W/g、干燥温度45℃、腔室压力5 kPa、切片厚度6 mm干燥条件下猕猴桃片干制品品质最佳。旋转托盘式微波真空干燥可大幅提升物料装载量,干燥均匀性较传统方式提升了16%,干燥平均能耗仅为后者的71.2%。通过模型预测值与试验实测值的比较,BP神经网络模型决定系数R2可达0.996,相比Weibull模型能更好地预测猕猴桃干燥过程的水分比变化规律。

关键词：猕猴桃片微波真空干燥干燥特性水分比预测 BP神经网络

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茶叶嫩梢采摘末端执行器的设计研究

茶叶科学 2021年第5期41卷 705-716页

作者：许丽佳刘琦代建武陈小虎四川农业大学机电学院四川雅安625014 华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

为了解决茶叶嫩梢的选择性采摘问题,以茶叶嫩梢的物理学特性为设计依据,设计了一种可夹提式采摘茶叶嫩梢的末端执行器,运用MATLAB软件的GUI模块及SolidWorks软件对采摘末端执行器的结构参数进行优选分析,并获得最佳组合参数,通过运动学... 详细信息

为了解决茶叶嫩梢的选择性采摘问题,以茶叶嫩梢的物理学特性为设计依据,设计了一种可夹提式采摘茶叶嫩梢的末端执行器,运用MATLAB软件的GUI模块及SolidWorks软件对采摘末端执行器的结构参数进行优选分析,并获得最佳组合参数,通过运动学仿真分析可行且满足夹持力要求;采摘末端执行器模型在茶园进行采摘试验,结果表明,一芽一叶的漏采率为2.8%、采摘完整率为91%;一芽两叶的漏采率<3%、采摘完整率为94%,试验结果验证该采摘末端的结构设计及其参数切实可行,为茶叶嫩梢的选择性采摘提供理论依据,并为后续茶叶嫩梢采摘机的研发提供技术支撑。

关键词：茶叶嫩梢采摘机械手末端执行器运动学仿真

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微波真空干燥对香蕉片干燥特性及品质的影响

农业机械学报 2020年第S1期51卷 493-500页

作者：代建武杨升霖王杰温梦达付琪其黄欢四川农业大学机电学院雅安625014

为研究香蕉片微波真空干燥特性及品质,探讨了不同干燥因素对香蕉片干燥速率及品质的影响,在不同干燥温度(45、50、55、60℃)、微波功率密度(28、53、82 W/g)、真空度(75、80、85、90 kPa)及切片厚度(4、6、8、10 mm)条件下对香蕉片进行... 详细信息

为研究香蕉片微波真空干燥特性及品质,探讨了不同干燥因素对香蕉片干燥速率及品质的影响,在不同干燥温度(45、50、55、60℃)、微波功率密度(28、53、82 W/g)、真空度(75、80、85、90 kPa)及切片厚度(4、6、8、10 mm)条件下对香蕉片进行微波真空干燥试验,并运用Weibull模型拟合了香蕉片微波真空干燥特性曲线。试验结果表明:随着干燥温度、微波功率密度及切片厚度的增加,干燥时间缩短;Weibull分布函数能够较好地模拟香蕉片微波真空干燥过程,尺度参数α随干燥温度、微波功率密度和切片厚度的增加而降低,而干燥条件的变化对形状参数β影响甚微;色泽与干燥温度、微波功率密度、真空度及切片厚度均有关,干燥温度与真空度越高,色差越小,且随微波功率密度的上升而增大及切片厚度的增加呈先减小后增大的趋势;微波功率密度和切片厚度是影响复水比的主要因素,微波功率密度为28 W/g、切片厚度为4~8 mm时,干燥后的香蕉脆片复水性能较好。香蕉脆片的最佳干燥参数为干燥温度60℃、微波功率密度28 W/g、真空度90 kPa、切片厚度6 mm,此条件下香蕉脆片酥脆度最佳,孔隙分布均匀一致。该研究探索了真空微波干燥技术下香蕉片的干燥特性和品质,为香蕉片微波真空干燥技术的应用提供了理论指导。

关键词：香蕉片微波真空干燥品质动力学

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旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验

农业机械学报 2020年第5期51卷 370-376页

作者：代建武杨升霖 XIE Yuceng 王杰温梦达任领四川农业大学机电学院雅安625014 华盛顿州立大学农业与自然资源学院普尔曼WA99163

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作... 详细信息

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作用下物料随旋转托架绕主轴匀速转动,使物料受热均匀;真空系统在抽真空的过程中能及时将物料蒸发出的水分抽离;采用制冷循环系统,可保证真空泵精准维持干燥腔室内所需真空度;控制系统通过控制真空微调阀可使干燥室内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化。以番木瓜为试验原料进行了干燥机性能试验,结果表明,旋转托盘式微波真空干燥机性能较好,与传统微波干燥方式相比,满装载量提高了80%,干燥时间缩短了43.8%,单位能耗降低了29.8%,且脱水量均匀度达到97%,内外色泽一致,具有良好的干燥均匀性。所设计的干燥机可确保物料受热均匀,提高了干燥效率和物料干燥品质。

关键词：干燥机微波真空旋转托盘结构设计性能试验

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青花椒真空脉动干燥特性及干燥品质工艺优化

农业工程学报 2021年第8期37卷 279-287页

作者：代建武付琪其黄欢李铭李廉洁许丽佳四川农业大学机电学院雅安625014

为提升青花椒的干燥品质,减少其色泽褐变和风味物质流失等问题,该研究采用真空脉动干燥技术加工青花椒,并以热风干燥试验为对照组,研究了不同干燥温度、真空保持时间和常压保持时间对青花椒干燥特性及其品质的影响。在单因素试验基础上... 详细信息

为提升青花椒的干燥品质,减少其色泽褐变和风味物质流失等问题,该研究采用真空脉动干燥技术加工青花椒,并以热风干燥试验为对照组,研究了不同干燥温度、真空保持时间和常压保持时间对青花椒干燥特性及其品质的影响。在单因素试验基础上进行Box-Behnken中心组合试验设计,以青花椒的平均干燥速率、挥发油、酰胺含量、色差、开口率5个指标进行响应面优化分析。试验结果表明,Weibull模型可精确拟合青花椒真空脉动干燥曲线(R~2>0.99)。干燥温度升高可在一定程度上提高青花椒的干燥效率和开口率,减少褐变和挥发油损失,同时酰胺类含量随干燥温度上升而有所下降。根据响应面试验结果,各因素对青花椒干燥综合评分的影响效果由大到小顺序为:干燥温度、真空保持时间、常压保持时间。优化的工艺参数为真空脉动干燥温度61.4℃、真空保持时间5 min、常压保持时间5 min,综合评分值达8.06,验证试验结果偏差仅为2.6%。研究结果为青花椒真空脉动干燥应用提供参考。

关键词：干燥动力学真空脉动干燥青花椒品质评价参数优化

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倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

农业机械学报 2015年第7期46卷 238-244页

作者：代建武肖红伟谢龙王栋李晓明高振江中国农业大学工学院北京100083

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特... 详细信息

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。

关键词：干燥机气体射流冲击倾斜料盘结构设计性能试验

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气体射流冲击干燥含水率在线监控系统设计

农业工程学报 2014年第19期30卷 316-324页

作者：王栋林海肖红伟刘嫣红巨浩羽代建武高振江中国农业大学工学院北京100083 辽宁工程技术大学电气与控制学院葫芦岛125105

针对气体射流冲击干燥过程中自动称量受风速、设备运行振动、干燥温度等因素影响的问题，设计了新型干燥设备监控系统，实现了干燥过程中物料质量及含水率的自动获取、即时查看及数据显示和存储。系统通过“停机-稳定-称量-启动”自动... 详细信息

针对气体射流冲击干燥过程中自动称量受风速、设备运行振动、干燥温度等因素影响的问题，设计了新型干燥设备监控系统，实现了干燥过程中物料质量及含水率的自动获取、即时查看及数据显示和存储。系统通过“停机-稳定-称量-启动”自动称量流程及分温度段分载荷区间线性化校准等方案，有效保证了自动称量精度，通过将从机控制器的运行状态纳入到系统运行逻辑判断中，保证了系统长期运行的可靠性和安全性。系统称量量程0～2000g，最小分度值1g。试验表明：自动称量系统相对误差小于0.7%，含水率（湿基）分析误差在±0.9%范围内，满足了干燥过程中在线物料质量及含水率监测需要。该系统为多种物料的干燥进程判断及产品质量保证提供了自动化监控平台。

关键词：干燥含水率质量控制监控系统称量在线检测气体射流冲击