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干燥过程传热传质实验教学综合平台研制

实验技术与管理 2021年第9期38卷 105-109页

作者：王进卿毛伟洋毛佳妮张光学詹明秀顾海林池作和冯致陈启扬曾霖中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为践行新工科工程实践创新理念,以传热传质学课程实验教学为切入点,研制了一套干燥过程传热传质实验教学综合平台。该平台包括强制对流换热实验和干燥过程传热传质实验两个模块。利用LabVIEW搭建了一个实时数据采集、显示、记录和控制系... 详细信息

为践行新工科工程实践创新理念,以传热传质学课程实验教学为切入点,研制了一套干燥过程传热传质实验教学综合平台。该平台包括强制对流换热实验和干燥过程传热传质实验两个模块。利用LabVIEW搭建了一个实时数据采集、显示、记录和控制系统,实现了实验过程中对温度、风速、干燥过程水分蒸发量等数据的实时测量、显示和读写,系统还可对风机转速和加热功率进行控制。该实验平台不仅可以加深学生对传热传质知识的理解,而且能引导他们掌握温度、流速和质量等参量的测试过程,鼓励自主设计实验方案,培养学生的实践动手能力和工程素养。

关键词：传热传质强制对流换热干燥过程实验平台实验教学

干燥过程中CAC结合浇注料的物相转变和力学性能演变的研究

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干燥过程中CAC结合浇注料的物相转变和力学性能演变的研究

作者：李娜郑州大学

学位级别：硕士

作为浇注料中常用的结合剂,铝酸钙水泥(Calcium aluminate cement,CAC)在较低温度养护时会水化生成亚稳态的水化产物CAH(Ca O·AlO·10HO)和CAH(2Ca O·AlO·8HO),随温度的升高,亚稳态的水化产物会逐渐转化为稳态的水化产物CAH(3Ca O·... 详细信息

作为浇注料中常用的结合剂,铝酸钙水泥(Calcium aluminate cement,CAC)在较低温度养护时会水化生成亚稳态的水化产物CAH(Ca O·AlO·10HO)和CAH(2Ca O·AlO·8HO),随温度的升高,亚稳态的水化产物会逐渐转化为稳态的水化产物CAH(3Ca O·AlO·6HO)和AH(AlO·3HO)。此外,养护过程通常并不能使CAC完全水化,仍会残余一定量的CA(Ca O·AlO)和CA(Ca O·2AlO)。因此,后续的干燥过程会影响CAC水化产物的生成和转变,进而影响浇注料的宏观性能。然而,关于干燥过程中CAC水化产物转化速率、残余CAC水化速率以及浇注料强度增长速率的研究迄今鲜有报道。为了揭示CAC结合浇注料干燥过程中的力学性能演变与残余CAC水化以及水化产物转化之间的本质关系,本文以CAC结合刚玉质浇注料为研究对象,通过改变养护条件和水泥掺入量来调控水化产物的种类和CAC的水化程度,研究干燥过程中水化产物的生成和转变规律及其对浇注料宏观力学性能的影响机制。本文的主要研究成果如下:探明了干燥时间对CAC结合刚玉质浇注料的物相转变及力学性能的影响。结果表明,在110°C干燥过程中,浇注料中残余CA的快速水化促进了水化产物的生成,进一步提高了浇注料中骨料和粉料颗粒紧密胶结的能力,从而使浇注料在干燥早期阶段(4 h之内)的强度呈现快速增长的变化趋势。通过改变养护温度和养护时间考察了养护条件对CAC结合刚玉质浇注料干燥过程中物相转变及性能的影响。结果表明,浇注料经较低温度(10°C和30°C)养护后,形成的亚稳态水化产物CAH或者CAH在110°C干燥0.5 h后会快速转化为稳态的水化产物CAH和AH。此外,当养护温度较低(10°C)或养护时间较短(0.5 d)的时候,CAC结合浇注料经养护处理后残余CA和CA含量较高,且CA和CA在干燥过程中可以快速水化,因此在110℃干燥过程的早期阶段(4 h之内),浇注料的强度增幅更为明显,即养护温度较低或养护时间较短的浇注料在110°C干燥早期阶段(4 h之内)强度提升幅度更明显。研究了CAC加入量(2 wt%～8 wt%)对于刚玉质浇注料干燥过程中物相转变及性能的影响。结果表明,随水泥含量从2 wt%增加至8 wt%,浇注料基质经30°C养护1 d后水化产物CAH增多,同时较高CAC含量的基质试样仍残留较多未水化的矿物相CA和CA。干燥过程促进了残余CA和CA的水化以及亚稳态的物相CAH向稳定态的水化产物CAH和AH发生转化,这使得较高水泥含量(8 wt%)的浇注料在干燥过程中可以生成更多的水化产物CAH和AH。因此,较高CAC含量的浇注料在110°C干燥早期阶段(4 h之内)强度提升幅度更高。本工作的主要贡献是发现了在干燥早期阶段(4 h之内)残余可水化物相CA和CA水化速率很快,CAH或CAH在干燥过程中可以快速转化生成CAH和AH。同时,阐明了在110°C干燥早期阶段(4 h之内)浇注料强度快速增加,且养护温度较低、养护时间较短或水泥含量较高的浇注料在干燥早期阶段(4 h之内)强度提升幅度更高的原因。本工作的研究结果进一步丰富了铝酸钙水泥的水化理论,并且可以为确定CAC结合浇注料的干燥制度提供一定的参考。

关键词：铝酸钙水泥刚玉质浇注料干燥过程物相转变力学性能

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不同湿度环境下的胡萝卜微波干燥过程研究

食品与生物技术学报 2019年第5期38卷 58-65页

作者：周洪梅李臻峰李静李丽丽徐晚秀江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室

为了研究不同湿度环境对胡萝卜微波干燥过程的影响,在微波干燥过程中向物料所在的封闭物料罐内分别通入0.5、1.0、1.5 h的相对湿度30%、50%、70%、90%的湿空气,分析物料罐内湿度及胡萝卜干燥特性的变化,比较胡萝卜干后品质的差异。实验... 详细信息

为了研究不同湿度环境对胡萝卜微波干燥过程的影响,在微波干燥过程中向物料所在的封闭物料罐内分别通入0.5、1.0、1.5 h的相对湿度30%、50%、70%、90%的湿空气,分析物料罐内湿度及胡萝卜干燥特性的变化,比较胡萝卜干后品质的差异。实验结果表明,干后胡萝卜的品质与罐内高湿维持区间的长短及干燥时间有关,为提高胡萝卜的干后品质,应选择较长的加湿时间与较低的加湿湿度。

关键词：胡萝卜微波干燥湿度干燥过程品质

基于滤纸基质研究干燥过程中的Maillard反应

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烟草科技 2018年第3期51卷 56-61,94页

作者：蔡何青吴丽洒葛畅杨君甘学文王光耀姬凌波胡有持赵明月胡军中国科学院大连化学物理研究所中国科学院大学北京市石景山区玉泉路19号100049 中国烟草总公司郑州烟草研究院陕西中烟工业有限责任公司技术中心浙江中烟工业有限责任公司技术中心杭州市中山南路77号310008 江苏中烟工业有限责任公司南京卷烟厂南京市建邺区梦都路30号210019

为研究干燥过程中的Maillard反应,以滤纸为基质材料制备了果糖-脯氨酸反应体系实验样品,并在不同的温度和时间条件下干燥,通过测定水相萃取液在420 nm处的吸光度(A_(420 nm))研究干燥后实验样品的棕色化程度,采用气相色谱-质谱(GC/MS)... 详细信息

为研究干燥过程中的Maillard反应,以滤纸为基质材料制备了果糖-脯氨酸反应体系实验样品,并在不同的温度和时间条件下干燥,通过测定水相萃取液在420 nm处的吸光度(A_(420 nm))研究干燥后实验样品的棕色化程度,采用气相色谱-质谱(GC/MS)法和高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)法分别测定挥发性成分和Heyns化合物的量。结果表明:①干燥过程中Maillard反应程度与时间和温度正相关。②通过GC/MS法在Maillard反应产物中定性出6种挥发性组分。③Heyns化合物2-脱氧-2-L-脯氨酸-D-葡萄糖(Pro-Glu)的量随着干燥温度的升高呈先增加后降低的趋势,110℃干燥9 min时检测到的Pro-Glu量最高,为202.13μg/mL。

关键词：干燥过程 Maillard反应滤纸基质 Heyns化合物气相色谱-质谱(GC/MS) 高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)

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乳化沥青及乳化沥青胶浆的干燥过程研究

乳化沥青及乳化沥青胶浆的干燥过程研究

作者：唐太熊大连理工大学

学位级别：硕士

乳化沥青作为一种道路建筑材料,由于绿色环保,施工安全等优越性能,被广泛用于路面新建、预防性养护和再生工程,但是由于其强度形成慢、力学性能不足,成为了制约乳化沥青进一步发展的主要原因。乳化沥青的干燥过程很大程度决定了乳化沥... 详细信息

乳化沥青作为一种道路建筑材料,由于绿色环保,施工安全等优越性能,被广泛用于路面新建、预防性养护和再生工程,但是由于其强度形成慢、力学性能不足,成为了制约乳化沥青进一步发展的主要原因。乳化沥青的干燥过程很大程度决定了乳化沥青以及乳化沥青混合料后期的强度形成与力学性能,然而由于乳化沥青干燥过程没有合适的分析方法与评价指标,故在相关方面的研究较少。本文将从乳化沥青的干燥出发,开展乳化沥青及乳化沥青在矿料作用下的干燥成膜过程影响机制研究。本文的主要工作内容与研究成果如下:(1)通过对乳液的干燥成膜理论分析以及对乳化沥青固含量、厚度、温度干燥过程的研究,确定了乳化沥青干燥过程主要划分为三阶段,分别为乳胶颗粒的填充阶段、颗粒形变阶段和颗粒扩散融合阶段,提出了以最大沥青颗粒堆积体积率φ等参数为主的干燥过程评价指标。(2)通过改变乳化沥青制备时的基质沥青温度、乳化剂、储存稳定剂以及润湿剂,研究了乳化沥青在不同条件下的干燥状态,研究结果表明,基质沥青温度在120℃-160℃时对乳化沥青的干燥过程基本没有影响;相对而言三种乳化剂中以标号为KZW的乳化剂干燥时间短,干燥成膜效果好;研究发现储存稳定剂与润湿剂对乳化沥青的干燥效果都是不利的;通过微观观测的手段发现,大颗粒的存在会导致乳化沥青成膜的孔隙增多,从而影响成膜效果。(3)开展了乳化沥青胶浆干燥过程的影响因素研究,包括胶浆中填料的配比、乳化沥青的种类,建立了乳化沥青胶浆的干燥模型,提出了胶浆干燥过程的评价指标,并且分析了乳化沥青的干燥参数在乳液与胶浆中的传递。研究结果表明,添加水泥会使得胶浆干燥过程变缓,成膜效果变差,但水泥的占比对胶浆的干燥过程基本没有影响;在不同乳化剂的乳化沥青下,胶浆干燥差异主要体现在第二阶段,并且以KZW这类乳化剂干燥效果最佳;添加二氧化硅会促使乳化沥青胶浆的干燥与成膜;在25℃,风速为0.4米/秒,厚度为3mm条件下,最大堆积体积率从乳液传递到胶浆中明显减小。

关键词：乳化沥青乳化沥青胶浆干燥过程最大颗粒堆积体积率初始蒸发速率

桑叶干燥过程中黄酮类和生物碱类成分动态变化分析

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中药材 2014年第7期37卷 1158-1163页

作者：白永亮段金廒宿树兰钱叶飞钱大玮欧阳臻江苏大学药学院江苏镇江212013 南京中医药大学江苏省中药资源产业化过程协同创新中心江苏南京210023

目的：通过评价不同干燥方法、不同烘干温度对桑叶中黄酮类、生物碱类化合物含量的影响,揭示干燥过程中桑叶中黄酮类及生物碱类化合物的动态变化,为桑叶药材品质评价提供参考与技术支撑。方法：以不同干燥方法、程序升温烘干法、恒温烘... 详细信息

目的：通过评价不同干燥方法、不同烘干温度对桑叶中黄酮类、生物碱类化合物含量的影响,揭示干燥过程中桑叶中黄酮类及生物碱类化合物的动态变化,为桑叶药材品质评价提供参考与技术支撑。方法：以不同干燥方法、程序升温烘干法、恒温烘干法对桑叶样品进行处理,采用HPLC-PDA联用技术分析桑叶中的黄酮类化合物;采用LC-TQ/MS技术分析评价桑叶中的生物碱类化合物。结果：不同烘干方法桑叶中黄酮类和生物碱类化合物的含量具有明显差异,黄酮类化合物由高到低的烘干方法依次为：冷冻干燥〉阴干〉烘干〉晒干〉微波干燥〉红外干燥;生物碱类化合物由高到低的烘干方法依次为：冷冻干燥〉阴干〉烘干〉晒干〉红外干燥〉微波干燥。随着烘干温度的升高,桑叶中黄酮类化合物的含量先升高后降低,以75~85℃烘干桑叶中黄酮类化合物含量为最高,55~65℃烘干为最低;DNJ含量以85~95℃烘干为最高,55~65℃烘干为最低;荞麦碱含量以95~105℃烘干为最高,45℃烘干为最低。不同含水量的桑叶中黄酮类和生物碱类化合物含量有差异,含水量30%~50%时,黄酮类化合物含量较低;含水量10%时黄酮类化合物含量为最高。两种生物碱类化合物含量随含水量不同表现出不同的变化趋势,DNJ和Fagomine的含量随样品含水量的减少逐渐升高,且55~65℃烘干样品明显高于95~105℃。结论：该研究结果为桑叶适宜的干燥方法和条件提供了参考和依据,为揭示干燥过程中桑叶中资源性化学成分的转化以及药材品质的形成奠定了一定基础。

关键词：桑叶黄酮类生物碱类干燥过程动态变化

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单颗粒褐煤烟气干燥过程模型研究

中国电机工程学报 2012年第11期32卷 47-53,144页

作者：郝正虎吴玉新吕俊复张守玉王秀军彭定茂清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京市海淀区100084 上海理工大学能源与动力学院上海市杨浦区200093

褐煤干燥对提高褐煤品质具有重要意义。为了深入研究高温烟气干燥褐煤的物理过程,在一维球坐标系下对单个球形褐煤颗粒的干燥脱水过程建立了数值模型。模型中以褐煤颗粒内的蒸发界面为基础,将褐煤颗粒分为干区和湿区,对湿区求解传热方程... 详细信息

褐煤干燥对提高褐煤品质具有重要意义。为了深入研究高温烟气干燥褐煤的物理过程,在一维球坐标系下对单个球形褐煤颗粒的干燥脱水过程建立了数值模型。模型中以褐煤颗粒内的蒸发界面为基础,将褐煤颗粒分为干区和湿区,对湿区求解传热方程,对干区求解烟气传热和传质方程,模拟褐煤干燥中的水分蒸发过程。模型采用Crank-Nicolson隐式差分方法进行离散化,模拟得到单个褐煤颗粒动态蒸发的过程。利用该模型分析不同粒径褐煤干燥过程中的烟气温度、颗粒含水量、颗粒内部温度分布等变化规律。发现颗粒最高温度不超过烟气和颗粒的最终平衡温度。褐煤颗粒粒径和初始烟气温度对褐煤的干燥过程有重要影响,较高的初始烟气温度条件下所需的干燥时间短,干燥时间近似与褐煤颗粒粒径的平方成正比。

关键词：褐煤颗粒烟气干燥过程传热传质数学模型

近红外光谱法探索在线监测注射用五水头孢唑林钠干燥过程中的水分含量

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沈阳药科大学学报 2017年第7期34卷 558-564,574页

作者：易夏冯艳春胡昌勤赵春杰沈阳药科大学药学院辽宁沈阳110016 深圳华润九新药业有限公司深圳518049 中国食品药品检定研究院北京100050

目的建立在线监测注射用头孢唑林钠干燥过程中的水分含量测定方法。方法水分定量模型建模样品采以不同批次、不同干燥时间段五水头孢唑林钠原料为研究对象,结合干燥、引湿实验扩充样品水分范围,用积分球测定近红外漫反射光谱,并采用聚... 详细信息

目的建立在线监测注射用头孢唑林钠干燥过程中的水分含量测定方法。方法水分定量模型建模样品采以不同批次、不同干燥时间段五水头孢唑林钠原料为研究对象,结合干燥、引湿实验扩充样品水分范围,用积分球测定近红外漫反射光谱,并采用聚类分析挑选出建模光谱,光谱预处理方法为一阶导数+MSC法,谱段为7502~6499.2、5500.2~3 999.8 cm^(-1),回归方法偏最小二乘法。结果水分定量模型建模样品共计85个,水分含量质量分数为12.15%~16.41%,相关系数(coefficient of determination,R^2)为96.30,交叉验证均方差(root mean square error of cross validation,RMSECV)为0.181。外部验证样品52个,水分含量质量分数为13.28%~16.17%,外部验证均方差(root mean square error of predication,RMSEP)为0.149。模型专属性强,准确度、线性和精密度符合要求。结论建立的运用近红外监测注射用头孢唑林钠干燥过程的水分含量方法是可行的,为实现近红外在线干燥提供了实验基础。

关键词：近红外光谱法过程分析技术头孢唑林钠水分定量模型干燥过程

链篦机鼓风干燥段球团干燥过程分析及热能匹配研究

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链篦机鼓风干燥段球团干燥过程分析及热能匹配研究

作者：史玉坤江苏大学

学位级别：硕士

球团矿强度好,生产率高,生产能耗低,在钢铁冶炼中应用广泛。链篦机是球团矿干燥预热、提升强度的重要设备,生球在链篦机鼓风干燥段上的干燥状况直接影响球团生产的质量和产量。本文以链篦机鼓风干燥段中球团干燥过程为研究对象,基于理... 详细信息

球团矿强度好,生产率高,生产能耗低,在钢铁冶炼中应用广泛。链篦机是球团矿干燥预热、提升强度的重要设备,生球在链篦机鼓风干燥段上的干燥状况直接影响球团生产的质量和产量。本文以链篦机鼓风干燥段中球团干燥过程为研究对象,基于理论分析、数值模拟和试验验证的方法,揭示球团干燥速率及破裂率的变化规律,探索鼓风干燥段热能匹配,强化鼓风干燥段球团的干燥效果并提升热能利用率。本文主要研究内容和结论包括:(1)基于传热学、多孔介质理论和球团干燥过程水分迁移机理,结合球团内部导热、气固对流换热、球团干燥过程中水分析出、气流流动、球团在蒸汽压力作用下破裂等因素,在合理假设的基础上建立了鼓风干燥段球团干燥过程数学模型,包括气相和固相的控制方程,球团料层的干燥速率及破裂率模型。(2)基于相似原理建立链篦机鼓风干燥段物理模型,进行区域的离散化。基于FLUENT-EDEM耦合接口,分别利用UDF和API定义方程的源项以及球团的湿度和干燥速率属性,采用基于欧拉-拉格朗日模型的CFD-DEM数值模拟方法仿真球团的干燥过程,得到了链篦机鼓风干燥段的温度分布特征以及球团的干燥速率和破裂率的变化规律:鼓风干燥段篦床行走方向及高度方向都存在升高的温度梯度以及下降的湿度梯度;球团料层的总体干燥速率呈波动上升的趋势,部分球团会穿过表面干燥阶段进入内部干燥阶段;根据选用的球团原料及设定的热工参数,球团料层整体的破裂率低于10%,球团破裂主要在穿过表面干燥进入内部干燥后,球团内部蒸汽压力大于张力强度将导致破裂。(3)探索了鼓风干燥段热能匹配。建立了鼓风干燥段的热能匹配模型,通过改变入口气流温度、速度、料层厚度、链篦机篦床运行速度,采用正交试验方法进行数值模拟,选用综合平衡法进行结果分析,结果表明:在球团原料确定的条件下,影响球团破裂率的主要因素顺序是入口气流温度、料层厚度、入口气流速度和链篦机篦床运行速度;影响热能使用效率的主要因素顺序是入口气流温度、料层厚度、链篦机篦床运行速度和入口气流速度;鼓风干燥段的较优热能供给参数为入口气流温度473K,入口气流速度1.45m/s,链篦机篦床运行速度0.04m/s,料层厚度50mm。(4)研制了鼓风干燥段球团干燥过程试验平台,设计了试验方案,开展了鼓风干燥段球团干燥过程及热能匹配试验。结果表明:数值模拟与试验的气体温度误差最大为8.66%,球团湿度和破裂率的最大误差为9.3%,热能匹配后的热能利用率提高了5.3%,验证了所建立的鼓风干燥段数学模型及数值模拟方法的合理性。

关键词：球团链篦机干燥过程数值模拟热能匹配