平行送风型食用菌干燥装置的理论设计与试验研究.pdfVIP

平行送风型食用菌干燥装置的理论设计与试验 研究 张敬坤1，刘娜1，姚喻晨1，汪庆2，张忠斌1，黄虎’ ({．南京师范大学能源与机械工程学院，南京2{0042： 2．泰州市南风冷链有限公司，泰州225300) 攘要；本文铃对传统食翔蓥热风于燥戆糕离霹予燎鑫凄不健鳇理获，提出乎行送孤型食雳蔻干燥方案。该方案采霜 双静压层设计，将传统动压送风转变为静压送风，同时采用CFD仿真的方法优化设计。迸一步，选取CFD最优设 计结论制作出模型，并进行了验证试验。结果表明；CFD模拟和验证模型实测结果一致，干燥区域速度场、温度场 秘湿发场均匀，满是设诗要求。该方案可达蚕降低送风溢发、缩短予澡时阕酾提舞予货品质的效莱，爨有显著鹃经 济效益和社会效益。 关键词：平行送风；热风于燥；食用菌；CFD；性熊试验 9弓i言 近几年能源危机、环境问题愈盟突出，我国将“节能减排，低碳经济”纳入“十二五”规划。我国 作为农业大国，农监节能奁豳家节能减排战咯中其有重要慧义。热风于燥{乍走食用莹深攘工行业的 主流技术，其生产效率直接影响到该领域农业节能的效果。 干燥工艺是影响食品品质的重要因素，同时干燥加工也是一顼耗能臣大的过程。传统的干燥方 法主要是利用木材或化石燃料燃烧所放出热量进行干燥，或者直接在阳光下风干，但这类干燥方法 面临着不可再生资源大量消耗、生态环境破坏和食品卫生状况不能保证等一系列问题【11；20世纪 90年代，隧着热泵技术的弓|入，食耀菌于燥能耗大嘱度降低磁；进入2l世纪，以节麓减排为特色 的太阳能干燥技术受到普遍关注，但因其受环境因素的影响较大而未能推广[3-5]；近年来，新兴的 冷冻干燥技术以及微波干燥技术虽然可以使干燥时间大大削减、干燥品质有所提高，但费用较罐， 也未能得到广泛使用[61。 干燥过程耗能高和干燥后食用菌品质不佳是食用菌干燥技术砸临的两大问题。热风干燥技术因 其简单、经济、有效仍是蠢前广泛应用酶食瘸菌干燥技术。在热风干燥技术中，温度、湿度、风速 和干燥时间是影响食用菌干燥质量的主要因素【卜10】。为保证气流均匀，现有的食用菌热风干燥技术 多采用导板导流的方法，但该方法复杂且效果不显著；静疆箱孔板送风其有送风温度、速度均匀鳇 特点，被广泛应用予要求高的暖通空调领域【l¨，但仍未见用于食用菌的干燥技术中。而现有的热泵 干燥技术则存在干燥时间长、干燥温度低的缺点，严重影响了食用菌的干燥品质[1210 黼前锌对食用菌热风干燥酶研究多采簏正交实验和霉|逸分析方法，这种方法过程繁琐量成本巨 大；近年来，CFD模拟方法逐渐应用于食品行业，用于模拟食品的冷却、加热、烘干、干燥等过程 以减少研究成本，但多数研究只注重于对潼度场戆研究翻优化设计以及对空气循环进行的分毫跨验 证，而忽视了速度场对食用菌干燥质量的影响H}川。 针对现有技术送风均匀度差、干燥温度低、干燥时间长和耗能大等特点，本文提出了相应的改 进技术‘17-18]，用于缩短干燥时闯和潋善干燥晶质。一种食用菌干燥装置磺热泵圄路(发明专利申请 l 号：20130157520．9)改善了热泵回路，在节能的基础上使送风温度易于控制，送风温度均匀度 l0157890+2)完美融合了 明显提升；一种食用菌烘于空气循环处理装置(发明专利审请号：2013 静压孔板送风方式，大大改善了食用菌干燥的气流组织。此外，在食用菌干燥领域创造性地使用 CFD进行速度场仿真模拟，验证了孔板送风在提高速度场均匀度上的巨大作用，利用CFD速度场 仿真模拟的方法对装置进行优纯设计，能够有效避免采用大量重复实验研究的方法所带来的投赘巨 大问题。 董平行送风型干燥装置 1．1装置组成 如图l所示，平行送风型食用麓干燥装置由预处理段和送风干燥段两部分维成，其中预处理段 依次由混联熟泵蒸发器、太陌能预热装置、混联热泵冷凝器、辅助电加热和送风机组成，送风干燥 段由送风管、送风静压空间、干燥医域和回风静压空间相互连接组成。干燥区域与送、阐风静压空 间通过多孑乙扳隔离，孑L板孔溜壹径05，开孔率19。6％。 与传统常压热风干燥装置相比，本装置具有以下特点： 1)平行送风 通过送风孔板的平行送风和回风孔板的平行回风的送回风方式，将传统动压送风转变为静压送 风，保证了送风气流的均匀性。运行时热风在干