果蔬氣流微波膨化設(shè)備的研究及ANSYS有限元分析.pdf

1、氣流微波干燥是在高壓氣流條件下利用微波對(duì)物料進(jìn)行干燥加工,在瞬間泄壓情況下完成膨化的一種新型膨化技術(shù)。可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)物料的快速低溫干燥,改變因傳統(tǒng)干燥方式造成的高耗能和產(chǎn)品品質(zhì)劣化的缺點(diǎn)。本文分析了微波干燥膨化果片的干燥特性和膨化特性,根據(jù)相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)氣流微波干燥膨化設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析,研制出一套較系統(tǒng)的氣流微波干燥膨化設(shè)備,并運(yùn)用分析軟件對(duì)影響膨化的重要因素進(jìn)行了分析,優(yōu)化了其工藝條件。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　

2、 (1)研究了氣流微波條件下果片的干燥特性、膨化機(jī)理及工藝。分析了水分在物料內(nèi)的存在方式及在微波輻射條件下的蒸發(fā)方式。物料內(nèi)水分含量較高,水分的介電常數(shù)較大,能在很大程度上吸收微波能,同時(shí)由于微波的加熱特性等因素決定了物料可以在短時(shí)間內(nèi)被干燥到所需要求,在壓力差和溫度差同時(shí)作用下,液態(tài)水和蒸汽的直接排出,產(chǎn)生的泵送效應(yīng)使果片的組織結(jié)構(gòu)膨脹并且固化,形成類(lèi)似蜂窩結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品,達(dá)到膨化效果。
　　 (2)分析了溫度、壓力、微波功率、

3、含水量和切片厚度對(duì)果蔬膨化過(guò)程的影響。通過(guò)研究人員的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出較理想的微波干燥的取值范圍。
　　 (3)根據(jù)膨化干燥時(shí)所需的參數(shù)條件和膨化率的影響規(guī)律分析設(shè)計(jì)氣流微波膨化設(shè)備。詳細(xì)闡述了氣流微波干燥室的設(shè)計(jì)依據(jù)。由生產(chǎn)能力計(jì)算微波總功率,計(jì)算出最大功率耗散密度,從而確定出膨化罐的最小體積,再考慮電磁波的諧振模式等因素,以及膨化罐要有較高的品質(zhì)因數(shù),確定膨化罐直徑為600mm,長(zhǎng)度為1200mm。通過(guò)對(duì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的計(jì)算,得出膨

4、化罐的厚度為4mm,封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭,內(nèi)徑為600mm,厚度為4mm,高度為175mm。為了防止氣體泄漏和微波泄漏,設(shè)計(jì)出筒體和封頭的密封結(jié)構(gòu)。選擇微波耦合口的位置,使膨化罐內(nèi)電磁波有更多的工作模式,能量均勻分布。
　　 (4)確定了微波系統(tǒng)與物料傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、真空系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的組成。通過(guò)研究電磁波的傳播特性,選擇波導(dǎo)的類(lèi)型、設(shè)計(jì)波導(dǎo)的尺寸。
　　 (5)通過(guò)ANSYS10.0有限元分析軟件對(duì)干燥過(guò)程進(jìn)行分析,主要