粮食流化干燥试验研究与数值模拟

摘要

我国连续十年的中央1号文件都指出加快农业发展，其中粮食安全问题一直倍受关注。据统计，每年我国因为缺乏烘干设备，造成霉变损失达500多万吨粮食。刚收获的粮食水分含量很高，必须通过干燥才可达到安全储存的标准。为了减少粮食损失，提高我国储粮安全系数，研究发展合适的干燥技术及开发一种高效、安装移动灵活的粮食干燥设备已经成为农业发展的迫切需要，这对减少存储和干燥过程中粮食颗粒的损失具有重要的影响意义。
　　研制一台小型干燥试验台，以大豆、绿豆、小麦为试验对象，根据单因素分析方法，分析了入口风速、入口空气温度、颗粒粒径大小等因素对以上三种物料在流化干燥过程中传热传质的影响。通过理论分析、试验研究、数值模拟对粮食干燥过程进行深入的研究，绘制出不同干燥参数下的干燥曲线，对试验结论与模拟结果对比分析。
　　试验结果表明，在流化干燥同种粮食时，提高入口介质的温度、入口风速，大豆、绿豆、小麦的干燥速率均会提高，尤其对小麦干燥速率影响最大;在同一风速及风温下，颗粒越小即当量直径越小，粮食的传热系数将增大，干燥速率越快。此外，利用有限元方法建立了流化多孔介质热质传递的数学模型，模拟大豆干燥过程的热质传递规律，其试验结果与模拟结果吻合性较好，模拟与试验对比表明此次应用ANASYS有限元建立粮食流化干燥模型是正确的。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 存在问题

1．5 本课题主要研究的内容

2 干燥试验台的研制

2．1 流化干燥原理

2．2 干燥试验装置设计思路

2．3 流化干燥能量计算

2．3．1 物料的内能变化和干燥系统总耗电能及系统热损失

2．3．2 干燥效率与系统总效率

2．4 流化干燥装置的设计

2．4．1 流化干燥设备工作原理及流程

2．4．2 流化干燥设备主要结构的设计

2．5 测试系统的选择

3 流化干燥试验研究

3．1 试验装置

3．2 试验材料

3．3 试验方法与试验过程

3．4 误差分析

4 试验结果及数据处理

4．1 不同试验参数对干燥速率的影响分析

4．1．1 入口空气温度对干燥速率的影响

4．1．2 热风速度对干燥速率的影响

4．4．3 粮食颗粒分形维数对干燥的影响

4．2．3 颗粒直径大小对干燥过程的影响

5 粮食流化干燥数值模拟

5．1 计算流体力学理论

5．2 模型的建立

5．2．1 模型假设

5．2．2 几何模型的建立

5．2．3 数学模型的建立

5．2．4 流化干燥传热模型基本控制方程

5．3 边界条件的设定

5．4 网格的划分

5．5 有限元求解

5．5．1 数值求解设置

5．5．2 物性参数设置

5．6 模拟结果与分析

5．6．1 不同参数下干燥室内流场分布

5．6．2 不同进气温度对流化传热的影响

5．6．3 不同进气速度对流化传热的影响

5．7 试验与模拟结果对比

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介