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多出口扇形喷嘴干冰喷射速冻蓝莓特性研究

农业机械学报 2024年第3期55卷 392-400页

作者：宁静红宋志朋杨鑫任子亮王暖厚包翔天津商业大学机械工程学院天津300134

为提高干冰微粒速冻蓝莓的喷嘴雾化特性,优化设计一种多出口扇形喷嘴,喷射出扇形干冰微粒射流,更均匀更快速地冻结蓝莓。建立多出口扇形喷嘴的物理模型及蓝莓速冻干冰射流流场计算模型。基于Fluent软件,采用气固两相动力学模型DPS、Real... 详细信息

为提高干冰微粒速冻蓝莓的喷嘴雾化特性,优化设计一种多出口扇形喷嘴,喷射出扇形干冰微粒射流,更均匀更快速地冻结蓝莓。建立多出口扇形喷嘴的物理模型及蓝莓速冻干冰射流流场计算模型。基于Fluent软件,采用气固两相动力学模型DPS、Realizable、k-ε湍流模型对多出口扇形喷嘴干冰微粒喷射速冻蓝莓的过程进行数值模拟研究。探究了扇形喷嘴出口不同V形切槽角(60°、70°、80°、90°)在相同的入口流量和出口孔径下,对干冰微粒在速冻腔内的流场分布、蓝莓的冻结速率和冻结均匀性等参数的影响。结果表明:随着V形切槽角的增加,扇形冲击射流宽度降低,冲击射流核心区域内的流速增加。当多出口扇形喷嘴出口V形切槽角为70°时,相比60°、80°、90°速冻腔内整盘蓝莓的冻结完成时间分布最集中,整体的冻结速度快,流场最均匀,为此喷嘴模型(入口孔径30 mm,入口流速0.25 m/s,出口为圆周布置的孔径5.2 mm×6(6个孔径为5.2 mm的出口)和中心布置的孔径2 mm×4的组合)最优出口参数。随后对模拟仿真最优结果进行实验测试,可得整盘蓝莓完成速冻的时间为119 s,冻结速率为0.50 cm/min,实验与模拟降温曲线误差为4.3%。对速冻后蓝莓的花青素含量、可溶性固形物质量分数以及失水率等进行测试,结果表明干冰速冻后蓝莓在贮藏期间的感官品质保持较好,优于速冻蓝莓标准。

关键词：速冻蓝莓扇形喷嘴干冰微粒喷射模拟

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物料盘开孔参数对干冰喷射芒果丁速冻品质的影响

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中国食品学报 2024年第7期24卷 286-296页

作者：宁静红刘茂宋志朋天津商业大学机械工程学院天津300134

利用干冰喷射对芒果丁进行速冻处理,研究物料盘开孔的不同排列方式、开孔率、开孔形状和孔径对芒果丁降温速率及冻结均匀性的影响。使用Comsol Multiphysics模拟不同条件下芒果丁达到速冻要求时的中心温度分布和时间。结果表明,排列方... 详细信息

利用干冰喷射对芒果丁进行速冻处理,研究物料盘开孔的不同排列方式、开孔率、开孔形状和孔径对芒果丁降温速率及冻结均匀性的影响。使用Comsol Multiphysics模拟不同条件下芒果丁达到速冻要求时的中心温度分布和时间。结果表明,排列方式为叉排,开孔率为42%,开孔形状为圆形,孔径为3 mm的物料盘速冻效果最佳。由验证试验得出芒果丁中心温度和表面温度达到速冻要求的误差分别为5.3%和7.5%。在冻结均匀性方面,平均温度差值的误差为8.3%。解冻后,芒果丁的质构特性测定结果显示:硬度和咀嚼度下降幅度较大,色度、凝聚性和弹性下降幅度较小,符合速冻芒果的品质要求。研究结果为进一步开发节能、环保的干冰速冻芒果丁装置提供参考。

关键词：干冰速冻芒果物料盘模拟

蒸汽爆破对不同品种米糠可溶性膳食纤维结构及特性的影响

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食品工业科技 2024年第10期45卷 110-117页

作者：李素芬田心怡天津商业大学机械工程学院天津300134 天津商业大学生物技术与食品科学学院天津300134

以稻花香、长粒香、赣晚籼40号3种稻谷米糠为原料,探究蒸汽爆破对不同品种稻谷米糠可溶性膳食纤维的影响。应用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜探究蒸汽爆破对米糠SDF结构的影响;以持水力、持油力、吸附胆固醇能力、吸附葡萄... 详细信息

以稻花香、长粒香、赣晚籼40号3种稻谷米糠为原料,探究蒸汽爆破对不同品种稻谷米糠可溶性膳食纤维的影响。应用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜探究蒸汽爆破对米糠SDF结构的影响;以持水力、持油力、吸附胆固醇能力、吸附葡萄糖能力、α-淀粉酶活性抑制能力及抗氧化能力为评价指标,研究蒸汽爆破对米糠SDF功能特性的影响。结果表明,蒸汽爆破使米糠SDF红外光谱中部分吸收峰的吸收强度增加、结晶度降低、结构疏松多孔;稻花香、长粒香、赣晚籼40号稻谷米糠经汽爆后其SDF的含量较其对照分别增加了87.22%、94.72%、70.31%;3种蒸汽爆破米糠SDF的持水性、持油性、在人体胃液环境下吸附胆固醇能力、吸附葡萄糖能力以及对ABTS^(+)·、·OH清除率和总抗氧化能力较其对照均显著增加(P<0.05);蒸汽爆破长粒香和赣晚籼40号米糠SDF对α-淀粉酶活性的抑制能力较其对照分别增加了7.60%和21.72%。蒸汽爆破稻花香米糠SDF的持水力、吸附胆固醇的能力较强(pH2)以及对DPPH·的清除率最高,分别达到1.06 g/g、43.93μmol/g和14.25%,而蒸汽爆破长粒香米糠SDF的持油力、对α-淀粉酶活性抑制能力和总抗氧化能力最高,分别达到4.02 g/g、86.53%和3.82μmol/g;蒸汽爆破赣晚籼40号米糠SDF吸附葡萄糖的能力和对ABTS^(+)·、·OH清除率较强,分别达到625.16 mg/g、98.26%和27.85%。综上,蒸汽爆破使3种米糠SDF的含量增加,功能特性较其对照得到改善,但3个蒸汽爆破品种米糠SDF的功能特性存在明显差异。

关键词：蒸汽爆破米糠可溶性膳食纤维结构吸附性抗氧化活性

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温度波动对冻藏南美白对虾品质的影响

食品与发酵工业 2024年第4期50卷 246-252页

作者：孙志利张洁玲陈小宝陈兰候思聪任彤焦峰梁迪李金涛天津商业大学机械工程学院天津300400

为研究不同温度波动对冻藏南美白对虾品质影响规律,对-18℃冷柜设定不同的温度波动(±0.5、±2、±4、±6、±8℃)来冻藏南美白对虾,测量其挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid... 详细信息

为研究不同温度波动对冻藏南美白对虾品质影响规律,对-18℃冷柜设定不同的温度波动(±0.5、±2、±4、±6、±8℃)来冻藏南美白对虾,测量其挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substance,TBARS)、L^(*)值、硬度、弹性、咀嚼性等指标在120 d内的变化,并与-40℃冻藏的南美白对虾品质对比。结果表明,南美白对虾TVB-N值、TBARS值和L^(*)值随冻藏时间的延长不断增加,硬度、弹性、咀嚼性等质构指标随冻藏时间的延长显著降低;在(-18±0.5)℃工况下,各物化指标更接近-40℃冻藏南美白对虾的品质,且温度波动幅度越大,各物化指标劣变速度越快,实用贮藏期显著降低;其中,当南美白对虾以全虾状态在(-18±8)℃的冷柜中冻藏至第108天时,TVB-N值超过国家标准规定的初步腐败界限30 mg/100 g,已经不可食用。由此可知在相同冻藏温度的情况下,减小温度波动幅度能有效抑制南美白对虾冻藏过程中的品质劣变,较好地保持其品质。

关键词：南美白对虾冻藏温度波动品质冰晶

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污泥脱水技术研究进展及碳排放比较分析

中国环境科学 2024年第6期44卷 3259-3269页

作者：李丽萍颜蓓蓓王智孙昱楠李宁陶俊宇王媛陈冠益天津大学环境科学与工程学院天津300072 天津商业大学机械工程学院天津300134

本文综述了几种常规污泥脱水技术(污泥浓缩、机械脱水和深度脱水)和几种新兴的污泥低能耗深度脱水技术(低温干化、生物干化和超临界CO_(2)脱水)的原理及特点,并重点对重力浓缩、机械脱水、预处理脱水、热干化、太阳能干化、热泵干化、... 详细信息

本文综述了几种常规污泥脱水技术(污泥浓缩、机械脱水和深度脱水)和几种新兴的污泥低能耗深度脱水技术(低温干化、生物干化和超临界CO_(2)脱水)的原理及特点,并重点对重力浓缩、机械脱水、预处理脱水、热干化、太阳能干化、热泵干化、生物干化、超临界CO_(2)脱水这几种技术进行了碳排放核算和对比分析.结果表明,常规脱水技术相对较为成熟,应用较广,但存在能耗高、药耗高、碳排放高的“三高”问题.其中,污泥热干化技术的碳排放量最大(2070.21kgCO_(2)/t DS),使用化学药剂产生的碳排放占机械脱水和预处理脱水技术碳排放的75%以上.新兴的太阳能干化、热泵干化、生物干化和超临界CO_(2)脱水技术的碳排放量分别为32.67,1074.36,58.78,490.16kgCO_(2)/t DS,表现出较好的碳减排潜力,通过推进优化工艺技术,降低运行成本,有望替代常规脱水技术.本研究结果可为污泥低碳脱水技术的开发和选择提供重要的参考依据.

关键词：污泥脱水热干化碳排放

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钻杆纵-扭耦合振动的试验研究

振动与冲击 2024年第4期43卷 314-320页

作者：李欣业李兴鹏李慨张华彪陈涛河北工业大学机械工程学院天津300401 天津商业大学机械工程学院天津300134

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表... 详细信息

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表明,随着转速的增加,纵向振动幅值先减小后增大,但扭转振动幅值逐渐减小;随着进给速度的增大,纵向振动幅值逐渐减小,但扭转振动的幅值逐渐增大;转速增加导致扭矩和钻压下降,而进给速度增加导致扭矩和钻压上升;采用小直径钻头,低强度岩样,低刚度钻杆均有助于减小钻杆纵向振动幅值,但均导致扭转振动幅值增加。正交试验结果表明,转速对纵向振动的影响程度最大,进给速度对扭转振动的影响程度最大。试验结果与已有钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的数值仿真结果基本吻合。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动单因素试验正交试验

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医疗废物热解技术综述

中国环境科学 2024年第8期44卷 4432-4445页

作者：李瑭威李健颜蓓蓓陈冠益天津大学环境科学与工程学院天津300072 天津商业大学机械与工程学院天津300134

综述了我国医疗废物的基本特性与处理现状,对比分析医疗废物的常用处置技术,重点介绍医疗废物的热解技术与原理,阐明医疗废物热解过程污染物释放与控制机制,介绍新兴热解技术与医疗废物处理结合的思路,探讨医疗废物热解装备的设计要点... 详细信息

综述了我国医疗废物的基本特性与处理现状,对比分析医疗废物的常用处置技术,重点介绍医疗废物的热解技术与原理,阐明医疗废物热解过程污染物释放与控制机制,介绍新兴热解技术与医疗废物处理结合的思路,探讨医疗废物热解装备的设计要点与发展方向,并依据相关政策法规对医疗废物热解技术发展进行梳理与展望.

关键词：医疗废物热解技术发展装备工艺

MOFs膜在氢氦甲烷分离和纯化工艺中的应用进展

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低碳化学与化工 2024年

作者：张怡婷巨永林上海交通大学制冷与低温工程研究所

金属有机框架（MOFs）材料具有高比表面积、可调孔隙性和高稳定性等良好特性，由其制备的MOFs膜在气体吸附和分离领域具有良好的应用前景。目前，结合MOFs膜的工艺研究面临设计路线不明确和商业化落地难等问题，因此综述MOFs膜在氢气、... 详细信息

金属有机框架（MOFs）材料具有高比表面积、可调孔隙性和高稳定性等良好特性，由其制备的MOFs膜在气体吸附和分离领域具有良好的应用前景。目前，结合MOFs膜的工艺研究面临设计路线不明确和商业化落地难等问题，因此综述MOFs膜在氢气、氦气和甲烷分离和纯化技术中的研究进展及潜在应用具有重要意义。首先，介绍了MOFs材料的结构性质，以及分子模拟在MOFs材料筛选及性能预测中的应用；总结了实验制备的MOFs膜对氢气、氦气和甲烷的分离性能，包括材料的内部结构、分离机制、稳定性和适用工况。其次，鉴于MOFs膜在工业中的应用尚处起步阶段，探讨了其在含膜分离单元工艺中的可能应用，以及相关挑战和限制因素。再次，从MOFs膜对传统分离材料的替代，以及整体工艺向含膜工艺升级两方面，结合相关案例开展了经济性讨论，发现膜分离技术的引用升级具有可观的经济效益。最后，结合MOFs材料的优良特性，对未来该领域的研究工作进行了展望，旨在为MOFs膜在氢氦甲烷分离和纯化工艺中的应用提供参考。

关键词： MOFs膜氢氦甲烷分离膜分离法氢气纯化氦气提取

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碳纳米管直径对石蜡相变蓄热性能的影响

制冷学报 2024年第2期45卷 62-67页

作者：朱猛陈华侯玉洁天津市制冷技术重点实验室天津300134 天津商业大学机械工程学院天津300134

针对石蜡导热性差、蓄热效率低等问题,利用含碳材料的高热导性改善石蜡蓄热性能。将8~12 nm、10~20 nm、20~40 nm三种不同直径的碳纳米管粉末,以5%的质量分数加入到石蜡中,研究不同碳纳米管直径对石蜡蓄热性能的影响以及碳纳米管/石蜡... 详细信息

针对石蜡导热性差、蓄热效率低等问题,利用含碳材料的高热导性改善石蜡蓄热性能。将8~12 nm、10~20 nm、20~40 nm三种不同直径的碳纳米管粉末,以5%的质量分数加入到石蜡中,研究不同碳纳米管直径对石蜡蓄热性能的影响以及碳纳米管/石蜡复合相变材料各向导热特性。实验结果表明:随着碳纳米管直径的减小,复合相变材料的比热容和潜热值降低,与纯石蜡相比,相变温度约降低1℃,潜热值下降2.6%~3.4%,比热容减小16.2%~16.5%。导热系数及热扩散率提高,缩短了石蜡融化时间,8~12 nm的复合材料融化时间缩短18.2%~46.7%。垂直方向的温度均匀性也得到有效改善。小直径的碳纳米管对石蜡复合相变材料蓄热特性具有较好的改善效果。

关键词：相变蓄热碳纳米管导热系数蓄热性能