果蔬多孔介質干燥熱質傳遞及應力應變研究.pdf

1、果蔬多孔介質干燥收縮變形是影響其干燥品質與效率的重要因素之一，與其干燥過程中熱質傳遞及應力應變機制密切相關。近年來，隨著人們生活水平的提高，關于果蔬多孔介質干燥品質的研究越來越受到重視，采用數值模擬的方法研究果蔬多孔介質干燥熱質傳遞及應力應變機理已成為國內外學者研究的熱點。然而，目前傳統(tǒng)的連續(xù)性方法在模擬過程中忽略了果蔬多孔介質內部復雜的孔隙結構對多孔介質干燥過程的影響，模擬結果與其實際干燥過程相差較大，不能合理的解釋果蔬多孔介質實際干

2、燥過程中產生的非規(guī)則收縮變形現象。因此，針對上述問題，本文選取蘋果作為果蔬多孔介質的典型代表進行熱風干燥試驗與孔道網絡熱質傳遞及應力應變模型模擬研究，深入了解果蔬多孔介質的干燥機理。本文主要的研究內容如下：
　?。?）構建果蔬多孔介質干燥的孔道網絡物理模型。采用孔道網絡干燥理論對實際多孔介質進行網格提取構建孔道網絡物理模型。通過實驗測量的方法測定了實際蘋果多孔介質的孔隙率、孔隙直徑、配位數等參數，并與孔道網絡物理模型的模型參數一一

3、對應，使孔道網絡干燥理論能夠很好地應用于果蔬多孔介質干燥熱質傳遞及應力應變的研究與分析。
　?。?）果蔬多孔介質干燥熱量傳遞、質量傳遞及應力、應變數學模型的建立。通過分析果蔬多孔介質干燥過程中熱量傳遞機理、質量傳輸機理和干燥物料產生的干燥應力及應變的機理，構建出孔隙尺度上的果蔬多孔介質干燥傳熱傳質及應力應變的數學模型。
　?。?）果蔬多孔介質干燥數學模型的數值模擬求解。采用數值法對構建的傳熱傳質數學模型和應力應變數學模型進行

4、求解。采用MATLAB與Visual C++聯合編程開發(fā)出用于干燥數學模型求解的孔道網絡模擬求解程序。該模擬程序主要包括物理模型構建、數學模型求解和數據處理分析三個主模塊，可對果蔬多孔介質干燥過程進行實時顯示、數據記錄與存儲和數據分析。
　?。?）果蔬多孔介質熱風干燥試驗研究及連續(xù)性假設的數值模擬。采用蘋果進行熱風干燥試驗研究，測量蘋果切片在干燥過程中的溫度、濕分及收縮變形數據，獲得相應的干燥特性曲線和收縮變形曲線。采用連續(xù)性方法

5、對蘋果進行模擬分析，獲得蘋果切片的濕分場、溫度場及相應的應力分布情況。
　　（5）果蔬多孔介質孔道網絡模擬結果與連續(xù)性模擬結果及熱風試驗結果的對比分析。通過模擬數據與試驗數據的對比，結果表明孔道網絡模擬方法能夠更好地反映果蔬多孔介質實際干燥過程?？椎谰W絡模擬結果顯示毛細應力是造成果蔬多孔介質產生收縮變形的主要原因。不同結構參數的孔道網絡模擬實驗表明孔隙率越大，干燥時間越長，平均溫度越低，毛細應力隨孔隙率的增大而減小，濕應力和熱應力