微波喷动床干燥均匀性研究

发布时间：2017-07-20 07:01

  本文关键词：微波喷动床干燥均匀性研究

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【摘要】：微波干燥,因其对干燥过程强烈地加强作用,在被学者们发现之后便迅速成为研究的焦点。微波干燥具有体积加热、选择性加热等特点,微波加热能够极大地缩短干燥所需要的时间,同时能够有效地保护物料内的营养成分,保证干制品的品质。但是由于微波是一种电磁波,其在微波腔内的分布受到微波腔尺寸结构及物料自身特性(如介电特性、物料内湿含量分布等)的影响。因微波场分布的不均匀及物料对微波能吸收的不均匀从而产生了微波加热不均匀的现象,最终制约了微波干燥行业的发展。本论文中,通过使用将微波干燥和喷动床干燥结合的干燥方式达到改善微波加热不均匀性的目的。喷动床内的电磁场分布情况采用多物理场耦合商业软件COMSOL Multiphysics来模拟。另外根据微波源激励方式(TE10模)与微波加热的需要,本课题采用了矩形结构的喷动床,喷动床尺寸设计沿用传统圆锥形喷动床设计的经验公式。研究发现喷动床内的电场分布情况主要与喷动床边长、边长和波导位置之间的交互作用有关,而单纯地改变波导位置对电场分布的变化情况影响很小,最终确定的喷动床结构为长×宽×高:300mm×300mm×800mm,波导位于喷动床方形腔与椎体交界面以上300mm处,根据该结构尺寸,制作一个实体的喷动床并在其中进行颗粒的动力学实验。通过研究颗粒的混合情况表明颗粒拥有优越的混合特性和随机运动性,有助于改善微波加热的不均匀性。最后本研究进行了小麦的微波喷动床干燥实验,与喷动床干燥相比,微波的加入极大地加强了干燥过程,当输入微波的功率强度为0.6W/g时,干燥时间缩短了 50%以上。另外,通过对比静态微波干燥与微波喷动床联合干燥的实验结果表明喷动床内颗粒强烈的混合作用与热空气良好的热量传导作用,消除了微波干燥过程中物料层中温度与湿含量分布不均匀的缺陷,极大地提高了微波干燥的均匀性。
【关键词】：模拟 均匀性 微波干燥 喷动床 颗粒流
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN015;TQ051.892
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 1 前言8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 相关领域研究现状8-13
• 1.2.1 微波干燥8-11
• 1.2.2 喷动床干燥11-13
• 1.3 研究课题的提出13
• 1.4 课题研究的主要内容13-15
• 2 微波喷动床结构设计及电磁场均匀性研究15-42
• 2.1 电磁场理论基础15-24
• 2.1.1 微波及其特点15-16
• 2.1.2 麦克斯韦电磁方程16-19
• 2.1.3 波导与谐振腔19-24
• 2.2 喷动床24-28
• 2.2.1 喷动条件25-26
• 2.2.2 喷动床与流化床26
• 2.2.3 喷动床空气动力学特性26-28
• 2.2.4 喷动床设计28
• 2.3 微波喷动床内电磁场均匀性分析28-41
• 2.3.1 数学模型29-31
• 2.3.2 评价指标31
• 2.3.3 材料和方法31-32
• 2.3.4 结果与讨论32-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 微波喷动床干燥实验42-57
• 3.1 微波加热原理42-44
• 3.1.1 离子传导42
• 3.1.2 偶极子转动42-43
• 3.1.3 介电干燥的特点43-44
• 3.2 微波喷动床干燥实验研究44-55
• 3.2.1 材料与方法44-48
• 3.2.2 结果与讨论48-55
• 3.3 本章小结55-57
• 4 结论57-58
• 5 展望58-59
• 6 参考文献59-65
• 7 攻读硕士学位期间论文发表情况65-66
• 8 致谢66

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本文编号：566721