下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 海菜热泵干燥技术研究

海菜热泵干燥技术研究.doc

海菜热泵干燥技术研究

只是因人心寂寞
2017-11-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《海菜热泵干燥技术研究doc》,可适用于求职/职场领域

海菜热泵干燥技术研究大连水产学院本科毕业论文(设计)目录毕业设计(论文)海菜热泵干燥技术研究Studiesonheatpumpdryingofseacabbage学生姓名:梁晓明指导教师:李秀辰教授合作指导教师:专业名称:机械设计制造及其自动化所在学院:机械工程学院年月大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究目录摘要III第一章前言研究目的和意义国内外水产品干燥技术的研究现状水产品传统干燥的方法水产品其它低温干燥技术的应用及进展水产品干燥技术的发展展望热泵干燥技术的组成及原理热泵干燥的特点热泵干燥技术在国内外的研究和应用现状热泵干燥技术在水产品中的研究进展热泵干燥技术用于干燥海菜的研究热泵干燥技术的发展展望研究内容和方法研究内容研究方法第二章热泵干燥试验台的建立总体设计原则热泵干燥过程热、湿负荷计算热泵干燥系统各设备的选型制冷剂的选择制冷压缩机的选择I大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究冷凝器的选择蒸发器的选型计算测控系统的设备选型第三章海菜热泵干燥的特性试验研究试验材料及设备试验材料试验设备试验方法实验场所实验工具原料处理干燥曲线的确定收缩率和复水率的测定试验结果及分析干燥空气相对湿度对干燥过程的影响干燥空气的温度对干燥过程的影响干燥空气风速对干燥过程的影响其他试验参数的比较第四章结论及建议结论建议致谢参考文献II大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究摘要海菜和裙带菜营养丰富是百姓餐桌上的绿色食品之一特别是干制海苔、紫菜等休闲食品深受广大消费者的喜爱。但是现有的干燥加工技术远远不能满足国内外市场对其产量和质量的要求。本课题以海带为干燥对象用热泵干燥技术对海带进行干燥加工试验研究。设计完成了热泵试验平台安装调试并通过试验研究确定海带热泵干燥的干燥特性和干燥工艺流程。通过试验研究发现降低干燥空气的相对湿度、提高干燥空气的温度和风速有利于干燥时间的缩短在空气的相对湿度为()、空气温度为()、,,风速为ms的干燥条件下海带的平均收缩率最小在空气的相对湿度为()、空气温度为()、风速为ms的干燥条件下海带复,,水比最大并且海带的形态与海菜的厚薄有关。通过对比试验综合以上结果可得出结论利用热泵干燥海带,海带的保形效果好,基本可以恢复干燥前的形状和颜色,并且比传统干燥海带节能、省时,干燥效率高。关键词:热泵干燥海带干燥时间收缩率,复水比III大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究AbstractAsbeingrichinnutrition,seacabbageisoneofthegreenfoodonthepeople’stablesaswellasdriedseamossandlaverareespeciallywelcomedbytheconsumersallovertheworldBut,thedryinghasn’tmettheneedsofthedomesticandforeignmarketontheeffectofproductionandqualityHeatpumpdryingsystemwasassembledforkelpdryingandpilotstudieswerecarriedouttodeterminethedryingcharacteristicofseacabbageExperimentalstudiesfoundthatthedryingtimewouldbeshorterbydecreasingthehumidityoftheairwhileincreasingthetemperatureandtheflowingrateofitTheaverageshrinkageofkelpwouldbethesmallestwhenthehumidityoftheairwas(),thetemperaturewas()andairflowingratewasmsTherehydrationratiowouldbethehighestwhenthehumidityoftheairwas(),thetemperaturewas()andflowingratewasms,moreover,thesensorypropertiesofthedriedkelpwasevaluatedbythecolorandsicknessofthesamples。Itisprovedthatheatpumpdryingisanefficient,energysavingdryingmethodandthedriedkelpcanmaintainitsoutlineandcolorKeywords:heatpumpdrying,kelp,dryingtime,shrinkingratio,rehydrationratioIV大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究第一章前言研究目的和意义中国是渔业大国渔业总产量连续年居世界首位水产干品或半干品是中国出口水产品的重要组成部分。特别是随着经济的发展人们的生活水平日益提高愈来愈注重饮食的健康与营养。海菜和裙带菜是我国主要的经济藻类其营养价值很高含有丰富的蛋白质、糖、粗纤维、无机盐和人体必须的碘是百姓餐桌上的绿色食品之一。干制海苔、紫菜等休闲食品深受广大消费者的喜爱。但是现有的干燥加工技术远远不能满足国内外市场对其产量和质量的要求。实践证明:用热泵干燥法干制海产品不仅可节能而且可大幅度提高其品质及附加值使产品质量达到美国、日本的同类产品质量标准。利用热泵干燥技术对海菜进行干燥加工是一项新兴技术但此项技术在国内还未见系统报道。因此通过海菜热泵加工技术的拟用开展水产品新型干燥技术的研究在给海菜新型干燥设备的优化提供数据参考的同时对提高中国水产品加工技术水平促进渔业经济的发展具有重要意义。国内外水产品干燥技术的研究现状水产品传统干燥的方法目前国内外干燥水产品的方法很多传统的干燥方法主要是日光干燥和热风干燥。在旧石器时代生活在莫斯科顿河流域的人们将肉切成片在太阳下进行干燥以达到保存的目的。而且由于这种方法简单、经济较适合小批量的生产加工,所以目前日光干燥仍是许多地区特别是亚洲、非洲和太平洋地区众多发展中国家鱼品干燥的主要方式。但是由于干燥过程受天气制约特别是干燥过程中连续性差、卫生条件差、能耗高、营养损失大的问题比较突出在很大程度上影响了干制产品的质量和产量同时也给食品消费者带来了健康隐患。热风干燥是用加热后的空气做媒介将物料进行加热促进水的蒸发同时将物料表面水分去除的干燥方法。热风干燥设备投资少适应性强操作、控制简单卫生条件较好目前被广泛应用于水产品干燥但在水产品的热风干燥过程中由于干燥温度较高、干燥时间长并且与氧长时间接触会引起脂肪氧化和美拉德褐变产生不良气味并进而破坏水产品的组织结构水产品中的热敏性成分和生理活性成分也会遭到很大破坏从而使产品品质严重降低(维生素和芳香物质损失、表面硬化开裂、过度收缩、低复水性和明显的颜色改变等)。另外在较长的热风干燥过程中还会导致细菌的大量滋生。近年来水产品低温干燥研究受到了普遍关注目前真空冷冻干燥、热泵干燥和微波真空干燥等在水产品干燥中得到了一定的应用并取得了良好的效果。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究水产品其它低温干燥技术的应用及进展(一)真空冷冻干燥真空干燥的过程就是将被干燥物料置放在密闭的干燥室内用真空系统抽真空的同时对被干燥物料不断加热使物料内部的水分通过压力通过压力差或浓度差扩散到表面水分子在物料表面获得足够的动能在克服分子间的相互吸引力后逃逸到真空室的低压空间从而别真空泵抽走的过程。利用真空冷冻干燥水产品使水产品在冻结状态下脱水其升华干燥过程避免了一般干燥方法容易产生的营养成分损失及表面硬化干燥的现象可以最大限度地保留食品原有的营养、味道和芳香保持食品原来的形状和颜色并抑制酶和细菌的生长。冻结后均匀分布的细小冰晶在升华后留下大量空穴使冻干食品呈多孔海绵状复水时水分能迅速渗入到冻干品内部与干物质充分、迅速接触因而复水性和速溶性大大提高复水率达以上复水时间大为缩短且真空冷冻干燥后的食品脱水彻底重量轻保存期长食用方便。目前世界上已有较大规模的真空冷冻干燥食品企业多家。真空干燥食品也在欧美日等国内市场迅速流行。美国和日本市场上出售的脱水食品已占了以上。国际市场上真空冷冻干燥食品价格是热风干燥食品的倍是速冻食品价格的倍其经济效益十分可观。我国上海鱼品厂和梅林罐头厂年代末用真空冷冻干燥法试制鱼干片获得成功。结果表明冷冻干法生产的鱼肉产品在色泽、形状、气味、滋味和消化率方面均与鲜鱼肉基本一致复水性、复原性均较好。我国传统的名贵海产品加工制品,如干贝、海参、鱼翅、海米等,几乎都是采用干制的方法加工而成的。研究表明,采用传统的自然风干或人工热风干燥加工上述海产品时,水溶性及热敏性等营养活性物质有一定损失。同时,制品的体积缩小严重,复水较难,还易出现表面结壳龟裂脂肪氧化,导致产品表面变色等质量缺陷,影响了干制品质量的均一性和耐藏性。如果采用真空冷冻技术代替传统方法来加工海珍品,将会有效克服上述不足,不仅可以保证制成品品质的均一性,还可改善其外观和内在品质,提高经济效益。但是由于真空冷冻干燥具有以下不足之处:()设备一次性投资大国产ZDG需万ZDG需万进口费用更高()水产品(尤其是海珍品)原料供应不稳定全年生产不能连续进行淡季时间长()真空冷冻干燥干燥时间长、能耗大因而加工成本高使得真空冷冻干燥技术在水产品加工中的应用受到很大限制。(二)微波真空干燥当微波加热应用于食品工业时在高频电磁场作用下食品中的极性分子(水分子)吸收微波能产生热量使食品迅速加热、干燥。水和一般湿介质在一定的介质分压作用下对应一定的饱和温度真空度越大湿物料所含的水或湿介质对应的饱和温度越低即沸点温度低越易汽化逸出而使物料干燥真空干燥就是根据这一热物理特性在真空条件下将气相中的低压水蒸气及空气等含量较少的不凝结气体借真空泵的抽吸而除去。真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将外来热量传递给被干燥物料的而在低气压环境下用对流方式进行热传递速度较慢妨碍了真空干燥优点的发挥。微波干燥是利用介电加热原理依靠高频电磁振荡来引发分子运动使被加热物发热加热方式有别于传统的对流、传导与辐射系微波直接对物体进行加热传热这一限制因素被打破。微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项技术结合起来充分发挥各自优势在一定的真空度下水分扩散速率加大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究快可以在低温条件下对物料进行干燥较好地保持了物料的营养成分。微波可为真空干燥提供热源克服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点因而大大缩短了干燥时间提高了生产效率。微波干燥具有均匀快速、选择性好、反应灵敏能很好地保持食品的营养成分和风味具有防霉、杀菌、保鲜的作用便于控制及实现连续化生产等明显优势并且还具有节能高效、安全环保的特点。微波真空干燥技术作为一种现代高新技术以其独特的加热特点和干燥机理为农产品的开发开辟了一条新的途径应用前景十分广阔。尤其是对于用传统干燥工艺难以干燥的物料微波真空干燥技术发挥了重要作用。其产品色、香、味及热敏性成分的保留率与真空冷冻干燥接近最有可能在食品干燥中部分代替真空冷冻干燥大幅度降低生产成本。但是微波真空干燥缺少在线快速检测水分的手段干燥终点的判断还比较困难在干燥工艺和装备方面仍有很多问题需要解决。水产品干燥技术的发展展望热泵干燥技术已趋日益成熟其优异的节能效果已被各种实验研究及实践应用所证明热泵干燥技术已显现出广阔的应用前景。多级蒸发热泵循环系统、组合热泵干燥系统、多种用途的热泵组合系统以及自动控制技术的应用将是热泵干燥技术的主要发展方向。热泵干燥技术的组成及原理热泵干燥系统的形式较多按照干燥介质(空气)的循环情况可分为开路式、部分乏气循环式和闭路式种。对干燥温度不宜过高的生物材料目前大多采用图所示的闭路式热泵干燥系统。闭路式热泵干燥系统有内外两个工作循环即制冷剂在热泵系统内的循环和干燥介质的干燥循环。制冷剂在蒸发器中吸收由干燥系统排出的废气中的热量后使液体蒸发为蒸气大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究经压缩机压缩后送到冷凝器中在高压下热泵工质冷凝液化放出的高温冷凝热去加热来自蒸发器的降温除湿的低温干空气把低温干空气加热到要求的温度后排入干燥室作为干燥介质循环使用液化后的热泵工质经膨胀阀再次返回到蒸发器内如此循环往复。同时废气中的大部分水蒸汽在蒸发器中被冷凝下来直接排掉。该系统的热泵部分采取辅助冷凝器的形式。此结构的优势在于控制干燥温度灵活方便且辅助冷凝器的换热系数较高不需要特殊技术的换热器。另外若采用辅助冷凝器加热外界空气对物料进行预干可以回收这部分温度比较高的冷凝热节约能源提高系统效率。在蒸发器设置旁通的目的在于使通过蒸发器的湿热空气能较好地与蒸发器中的制冷量相匹配允分地发挥蒸发器的除湿能力同时还可以调节冷凝器和蒸发器的热负荷使之较好地匹配以减少损失和强化冷凝器的换热兼顾了热泵和干燥两个单元各自的要求。热泵干燥的特点(一)节约能源节约能源是热泵最初应用的出发点也是主要的优点。热泵低温(,)干燥木材时可节约能耗,,,。干燥大米的适宜温度为,。温度虽低但是需要大量的热。传统干燥器的效率只有,,,而用热泵干燥效率将明显提高。布匹对干燥温度有严格的要求热泵干燥机组不但能满足此要求而且比传统的热泵干燥机组节能,左右。热泵干燥技术应用在蔬菜脱水中节能高达,。近年来越来越多的研究人员也证实了热泵干燥机组的节能特性。(二)干燥产品品质好热泵干燥是一种温和的干燥方式接近自然干燥。表面水分的蒸发速度与内部水分向表面迁移速度比较接近使被干燥物品的品质好、色泽好、产品等级高。用普通的干燥方法得到的芳香类挥发性物质保留少、耐热性差的维生素保留低、颜色变化较大。例如:用滚筒干燥机得到生姜的生姜素保持率仅为,而用热泵干燥得到的生姜素保持率高达,。VanBlarcom和Mason的试验表明即使在下采用热泵干燥的澳大利亚坚果也不会出现上面所说的褐变现象能较好地保持坚果原有的色泽、风味及营养成分。(三)干燥参数易于控制且可调范围宽热泵干燥过程中循环空气的温度、湿度及循环流量可得到精确、有效的控制且温度调节范围为,(加辅助加热装置)相对湿度调节范围为,,,适合于热敏性物料的干燥。(四)环境友好物料干燥不仅要求提高产品质量和节约能耗同时必须对环境友好。基于相同的评价标准热泵对全球变暖的影响与电释放的CO相比是很小的。对环境的友好是热泵干燥的优点(Odii)。目前国外提倡应用热泵来减少CO的排放它必将得到进一步应用。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究热泵干燥技术在国内外的研究和应用现状热泵干燥技术的应用领域非常广泛目前世界各国科技人员主要在木材、谷物、种子、果蔬、食品物料、水产品等几个领域进行了深入的实验研究及应用。(一)热泵干燥技术在国内的研究和应用状况我国天津大学在世纪年代初期开始研究热泵到年我国热泵干燥装置(包括进口的)有套多用于木材干燥约占工业热泵的年我国投产的热泵干燥装置约有套年干燥木材约万m。此外天津大学的马一太教授用当量温度法对热泵干燥的最佳工况进行了详细的分析计算提出热泵干燥装置最佳蒸发温度概念它对热泵干燥装置的节能运行具有指导意义。比较了不同制冷工质的干燥效果研究了回热循环的节能原理。谢继红、陈东等为优化热泵循环空气参数提出了蒸发器冷量有效利用率的概念对蒸发器冷量利用率、循环空气参数、装置性能指标SMER三者之间的关系进行了计算分析而且还揭示了蒸发器中空气降温除湿过程中有效冷量和无效冷量的本质。尽量提高蒸发器进口处循环空气的相对湿度是优化循环空气参数、构建装置合理结构及实现装置最佳调控的基本原则。以此为指导提供了四种可实现热泵干燥装置循环空气参数优化的技术方案。钱建峰、孙德兴介绍了空气旁通率对热泵干燥系统有效性与经济性的影响综合考虑系统除湿效果和热泵机组运转能耗推导出了系统除湿时的优化模型。以某一具体问题为例采用遗传算法对热泵干燥系统除湿比能耗进行了优化得出了空气最佳旁通率及其运行情况对热泵干燥系统的设计、运行具有一定的指导作用。高广春、王剑锋等论述了评价热泵干燥剂组的性能指标以及影响热泵干燥剂组性能的主要因素只要有空气质量流量、空气流速、温度影响和其他因素对热泵干燥系统的优化必须综合考虑这些因素的影响和相互匹配的问题。何书森、陆则坚研究了一种热泵干燥系统由制冷机的冷凝器提供热量过程的温控使用PID调节和模糊(Fuzzy)调节相结合的方法实验对PID调节和PID加Fuzzy调节进行了比较证明后者温调过程减小、震荡减小、过渡时间缩短、恒温平稳可以达到较满意的效果。(二)热泵干燥技术在国外的研究和应用现状年Sulzer公司在德国建成的地下室除湿装置中首次采用热泵技术年美国取得热泵干燥的专利权到年法国大约有千家木材干燥厂采用热泵干燥技术日本从世纪年代开始研究热泵干燥技术加拿大的安大略省的木材干燥采用热泵干燥技术节能达到。日本学者最先将热泵应用于食品加工中他们使用热泵干燥洋葱片干燥温度为干燥至产品含水率为时对比电热干燥热泵可节能且干燥时间也缩短左右。美国就实验采用空气空气热泵干燥谷物。实际现场试验表明电热式干燥谷物的除水率约为kgkwh,而热泵法干燥谷物的除水率约为kgkwh后者比前者能量消耗约少。目前美国、德国等发达国家的热泵干燥技术已在谷物干燥加工生产实践中得到广泛应用。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究年据Oliver介绍英国已将热泵干燥技术用于纺织、皮革、木材等的干燥。八十年代中期位于昆士兰大学Catton学院(UQG)食品科技系发明了最初的热泵干燥机。Blarcon和Mason于、年报道该设备用于干燥捣碎的干果及药草的优点不久出现了更具效力的热泵干燥机。年UQG及昆士兰基础工业部(DPI)的科学工作者利用能量研究发展公司(ERDC)提供的资金对该技术进行了联合研究。RBEST等人通过对谷物进行热泵干燥结果表明由于热泵具有较低的温度(在实验室中为)和良好的可控性使热泵干燥技术将逐渐取代传统的干燥方式。此外UTeeboonma等人侧重于热泵干燥过程参数的研究他们分别以番木瓜和芒果为研究对象通过对比干燥过程的空气流量、蒸发器旁通空气量、干燥温度等因素对物料品质的影响从而找出干燥的优化条件并建立了番木瓜和芒果干燥的数学模型。热泵干燥技术在水产品中的研究进展热泵干燥是利用热泵从低温热源吸收热量将其在较高温度下释放而对物料进行干燥的方法。与普通的热风干燥相比热泵干燥充分利用了干燥排出的水蒸气潜热在整个干燥过程中没有能量损失比能耗低是一种节能型新技术。由于水产品的含水率较高干燥过程中去除的水量大因此利用热泵干燥水产品节能效果比较显著。例如陈忠忍等利用热泵干燥技术对海产品进行干燥每kwh电耗可脱水kg较普通电热干燥节能近郑春明的研究证明使用一台kw的RC型热泵干燥机每小时可脱水与一般气流干燥法比较节能×KJh。除了节能的优点外热泵的干燥温度易于控制在在此温度范围内进行干燥避免了水产品中不饱和脂肪酸的氧化和表面发黄减少了蛋白质受热变性、物料变形、变色和呈味类物质的损失因此利用热泵干燥可获得品质良好的水产干制品。洪国伟使用热泵干燥鱿鱼发现干燥产品的外观和色泽都比较理想郑春明使用RC型热泵干燥机进行了多种鱼类(池鱼、柳叶鱼、红狮鱼、鱿鱼、沙丁鱼、左口鱼片和小银鱼等)和海珍品(鲜蚝、扇贝等)的干燥试验发现干鱼产品能保持原有的色泽和风味海产干品的质量达到了出口美、日的质量标准李浙研究表明使用热泵在温度下干燥的鱼片制品与洞道式蒸汽烘干房干燥的鱼片相比在色泽、营养、口感等方面具有明显优势取得了很好的经济效益陈忠忍根据研究证明利用热泵干燥的海产品可大幅度提高其品质和附加值产品品质完全达到美国、日本等国家同类产品的质量标准。另外因干燥物料在低温度的封闭系统内干燥与外界没有气体交换干燥过程中不受环境条件和大气温度的影响减少污染有效避免了细菌的滋生能获得符合食品卫生要求的水产干品。热泵干燥技术用于干燥海菜的研究我国是海藻资源和生产加工及利用的大国海菜和裙带菜产量名列世界首位。海带又名昆布、江白菜富含海藻纤维是海洋有机食品其营养价值很高每克淡干海带含蛋白质克脂肪克糖克粗纤维克无机盐克此外还含有甘露醇、尼克大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究酸等。海带是迄今发现含碘量最高的食品之一。它也是微量元素的聚宝盆所含人体必须的某些微量元素超过陆生植物的几十倍甚至几千倍。目前海菜加工的食品以家庭炒食为主主要有干制海带、腌渍海带、新鲜海带等其中干制海带便于储存与运输且煮食后口感好因此市场前景很大。尤其是休闲食品干制海苔和紫菜深受广大消费者喜爱。依靠日光干燥或烘干是传统的海菜干制方法。但是干燥过程受天气制约特别是干燥过程中卫生条件差能耗高营养损失大的问题比较突出在很大程度上影响了干制产品的质量和产量。微波干燥造价高真空干燥耗能、费时因此不适于海菜的大量干燥加工生产。而热泵干燥技术较其他干燥技术具有热效率高、节能、干燥温度低、卫生安全、环境友好等特点。虽然已应用于木材、谷物、茶叶和食品物料的干燥但在海菜干燥加工中尚未应用。如果能成功应用此项技术不仅能解决传统干燥过程中卫生条件差能耗高等问题而且能大大提高海菜的质量且热泵干燥易于控制能大大提高干燥产量。利用热泵干燥技术对海菜进行干燥是一项新兴技术此项技术在国内外还未见系统报道还有待我们去研究和探索。热泵干燥技术的发展展望热泵干燥技术已趋日益成熟其优异的节能效果已被各种试验研究及实践应用所证明热泵干燥技术已显现出广阔的应用前景。多级蒸发热泵循环系统、组合热泵干燥系统、多种用途的热泵组合系统以及自动控制控制技术的应用将是热泵干燥技术的主要发展方向。研究内容和方法研究内容()探讨海菜热泵低温干燥的可行性()通过试验研究确定海菜热泵干燥的预处理方法()分析海菜在不同工艺条件下的干燥速率与复水比()通过试验研究确定海菜的热泵干燥工艺流程和最佳参数。研究方法()首先了解热泵干燥装置的工作原理及使用方法()分析和研究海菜采用热泵干燥时的干燥机理()通过绘制干燥曲线图分析海菜在热泵干燥时的干燥特性。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究第二章热泵干燥试验台的建立总体设计原则根据热泵干燥的原理试验台主要由制冷系统和空气循环系统及测控系统三部分组成。其中制冷系统部分完成制冷循环用于对干燥空气在蒸发器内降温除湿和在冷凝器内加热提高空气的吸湿能力空气循环系统部分提供空气流动通道使空气在其中循环流过完成对干燥物料的吸湿过程测控系统主要对系统内的空气参数如温度、相对湿度、风速及物料的质量等进行控制和测量。本试验的干燥装置主要应用于水产物料针对水产物料的特点及热泵干燥试验台的三大系统该试验台的设计应遵循以下的设计原则:()为模拟各种干燥工况的需要干燥空气的温度、湿度、流速在一定范围内可调。()试验过程中干燥介质的温度、湿度及流速干燥物料的重量等参数能够实时测量。()系统中能够实现开路、半开路和闭路式循环试验研究并且各循环状态可以相互切换。根据上述装置的设计原则本文建立了一套热泵干燥试验机组主要由热泵(制冷)系统(全封闭压缩机、蒸发器、冷凝器、热力膨胀阀、干燥过滤器、截止阀)空气循环系统(离心风机、干燥箱、风量调节阀)和电器控制部分三大系统组成。热泵干燥系统试验台的结构示意图如图所示。这套试验装置主要为了实现半开路式和闭式循环各循环状态可以通过调节个风阀的开度实现。当打开、风阀关闭风阀时系统进行的是半开路循环有部分废气和新大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究鲜空气混合进行除湿。当关闭、风阀可以实现闭路式热泵干燥循环在此时可以通过打开和关闭或调节风阀的不同角度研究旁路空气对干燥系统性能的影响。热泵干燥过程热、湿负荷计算本试验装置主要的干燥物料为初始含水率的水产品终了含水率要求达到贮藏的安全含水率为按批量干燥每次干燥湿重Kg干燥时间为h。()海菜在干燥过程中的水分蒸发量(湿负荷)Kgh在以上设计条件的基础上设海菜在干燥过程中的水分蒸发量为W(Kgh)由于基恒定不变可得G(,W),G(,W)()G(,W)G,,WW,WG(,W)G,G,G,W,W==()GW,hhhW海菜的初始含水率()W海菜的终了含水率()G海菜的初始重量(Kg)干燥时间(h)h,W,W,W,带入数据后得W=G==Kghh因此海菜在干燥过程中的水分蒸发量为Kgh。()海菜在干燥过程中所需热量Q(Kalh)海菜的干燥过程所需的热量应该包括维护结构的热损耗、物料托盘升温耗热、海菜体升温耗热、操作中开门时的热损失以及海菜体蒸发耗热。由于热泵干燥装置工作温度在之间的常温范围。因此以上各项的热损失除海菜体水分蒸发耗热外均可忽略不计为考虑安全系数在计算海菜体水分蒸发耗热量之后乘以作为安全系数把这个值作为干燥过程中所需热量QQ,W=()时水蒸汽汽化潜热(Kcalh),海菜在干燥过程中水分蒸发量(Kgh)W带入数据得=KJKg,大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究=Q,KJh,KW因此干燥过程中的热负荷为KW湿负荷为Kgh。热泵干燥系统各设备的选型制冷剂的选择制冷剂是在制冷系统中完成制冷循环的工作介质。可作为制冷剂的物质到目前为止有余种而且新的制冷剂还在不断地出现绝大多数是用于化工、低温和特殊场合而用于空气调节制冷系统的仅有几种。R是我国广泛使用的一种制冷剂是目前主要的CFC替代制冷剂它无味在制冷技术的温度范围内不燃烧无爆炸危险而且热稳定性好具有优良的热力性质对金属、矿物油等具有相容性因此目前几乎尽所有的空调及除湿机都使用R作为制冷剂。许多制冷系统的配件设备都是以R为基准设计制造的工艺比较成熟。虽然R对大气臭氧层仍有一定的破坏作用我国将在年月日起禁止生产和使用。但是目前为止研究出的替代物Ra,RA,RC的冷量和效率均比R低必须对系统及设备加以改进才有可能达到与R同样的效果。目前R的市场价格约为千克Ra、RC的价格是R的倍。综上所述本套系统采用R为制元冷剂。制冷压缩机的选择中小型空气处理机的压缩机大都是选用全封闭压缩机。早期的设备多用往复活塞式压缩机这种压缩机技术上较为成熟生产使用上积累了丰富的经验对材料要求低造价低廉。但是内部结构复杂易损件多维修工作量大。由于往复惯性力不能完全平衡运转时有振动噪声较大。因此目前在制冷量小于KW的范围内广泛使用转子式压缩机。转子式制冷压缩机不需要吸气阀运行的可靠性提高了。另外机器的零部件少尺寸紧凑。重量轻也是它的明显优点。压缩机的选型参数qvmV=()n,V制冷压缩机理论排气量(mh)nv蒸发器出口制冷剂的比容(mh),制冷压缩机输气系数V==mhn大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究由压缩机轴功率P=KW压缩机理论排气量V=mh等查样本后选择一台松en下万宝(广州)压缩机有限公司生产的型号为PCANA输入功率W额定电源VHZ的滚动转子压缩机。冷凝器的选择目前氟利昂系统中常用的冷凝器有空气冷却式冷凝器水冷式冷凝器空气与水联合冷却式冷凝器。在小型氟利昂制冷装置中为使用方便起见通常采用空气冷却式冷凝器。空气冷却式冷凝器又可分为强制通风式和自然对流式两种。自然对流空气冷却式冷凝器主要用于容积为L以下的家用冰箱或其他制冷量小于KW的小型氟利昂制冷机中。强制通风的空气冷却式冷凝器以空气为介质适应于缺水或无法供水的场合特别是在以氟利昂为制冷剂的小型制冷装置。冷凝器面积的确定:QkF=m()kK,,tm式中F冷凝器传热面积mkQ冷凝器热负荷KWk【】K冷凝器传热系数wmK=wmt对数平均温差。对数平均温差的计算公式如下:t,t,t,()mt,tklnt,tk式中t冷却介质出口温度t冷却介质进口温度t冷凝温度。k,t==m,ln,大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究F==mk为了保障系统正常运行考虑到系统的泄漏等损失所配的冷凝器取的设计余量即F=(),mK根据计算的结果及产品样本选用一台排环共根管。铜管外套铝片铜管直径mm、管壁厚mm、翅片间距mm、翅片厚度mm的强制通风风冷冷凝器。冷凝器的尺寸为:。该冷凝器带功率为W的轴流风机。mmmmmm蒸发器的选型计算蒸发器是制冷系统里的关键部件关系到干燥除湿机的性能和效率。本套试验设备采用的是小型制冷装置中常用的冷却空气式蒸发器。蒸发传热面积的确定:QF=()K,,tm式中F蒸发器传热面积Q制冷系统的制冷量KWK蒸发器传热系数wK=wt对数平均温差。m对数平均温度的计算公式如下:t,t,t=mlnt,t式中t冷却介质出口温度t冷却介质进口温度t冷凝温度。,,t==m,ln,F==根据选型结果计算结果选用一台排环共根管的蒸发器管径mm壁厚mm管外套铝片肋片厚度为mm。蒸发器尺寸为。mmmmmm大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究测控系统的设备选型在进行热泵干燥试验研究时需要测定的基本参数主要有空气的温度、相对湿度、风速及物料的质量。为了检测热泵干燥系统工作过程中各参数的变化在循环管线上在蒸发器入、出口冷凝器入、出口旁通管路、干燥箱内共设置了个温湿度测试点和两个风度测点位置。测试的仪器型号如下:()温度和湿度管路上的测点温湿度测量采用沈阳佳野麦克斯仪器有限公司的KH温湿度计。其主要技术参数为:测试范围:温度湿度测试精度:温度湿度RH,,显示分辨率:温度湿度RH干燥室内的温湿度测量采用北京昆仑海岸传感技术中心的JWSL型温湿度变送器。其主要技术参数为:量程:温度湿度准确度:温度湿度RH,,工作温度:输出信号:电压输出型V电源输出型:两线制mA供电:VDC(),()风速的测量管路中风速的测量采用沈阳加野科学仪器有限公司的型热线式风速计。其主要技术参数为:测试范围:风速ms风温测试精度:风速ms风温,,显示分辨率:风速ms风温()重量的测量干燥过程中物料重量的测量采用蚌埠日月仪器研究所的SMHA称重传感器。规格:g。样品重量的测量采用上海恒平科学仪器有限公司的MPb精密天平。规格:最大g。()显示仪表干燥箱内温湿度显示仪表采用北京昆仑海岸传感器技术中心的KLAIBS型智能温湿度显示控制器。其主要技术参数为:精度:FS,输入mA外供VDC物料称重的显示仪表采用蚌埠日月仪器研究所的SMC型称重控制显示仪。其技术参数为:工作温度:湿度:(无凝结)显示范围:大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究第三章海菜热泵干燥的特性试验研究试验材料及设备试验材料采用在大连黑石礁新玛特超市选购的可直接使用的新鲜优质海带。试验设备热泵系统根据热泵干燥的原理热泵主要由制冷系统、空气循环系统和测控系统三部分组成。本文建立了一套热泵干燥机组主要由热泵(制冷)系统(全封闭压缩机、蒸发器、冷凝器、热力膨胀阀、干燥过滤器、起止阀)空气循环系统(离心风机、干燥箱、风量调节阀)和电气控制部分三大系统组成。热泵干燥系统的试验装置如图所示:图热泵干燥系统试验台其他试验设备:()湿度测量:北京昆仑海岸传感技术中心的JWSL型温湿度变送器。()风速测量:沈阳加野科学仪器有限公司的型热线式风速计。()含水率测量:上海试验仪器公司的A型电热鼓风干燥箱。()物料重量测量:蚌埠日月仪器研究所的SMHA称重传感器上海恒平科学仪器有限公司的MPb精密天平。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究实验场所通风、整洁、无扬尘无易挥发性化学物质。实验工具刻刀、镊子、尺子、温度计、电子秤、洁净纸张若干和干净的网筐几个。试验方法原料处理淡水清洗用常温清水将海带清洗干净然后置于网筐中控水约分钟左右。切片用刻刀将海带切成尺寸为的长方形海带块再将切好的海mmmm带块放于保鲜袋中封口备用。干燥曲线的确定海带初始含水率的确定在干燥试验前取g样品放置在电热鼓风干燥箱内加热温度为加热时间为小时干燥终止含水率为安全含水率测定试验样品初始含水率。计算公式如下:G(,)=×()WGG海带干燥前的质量(g),G=gG海带干燥后的质量(g)G=g。带入数据得(,)=×=W即海带的初始含水率为。干燥曲线的绘制在试验的过程中通过称重传感器每分钟记录物料重量。根据公式()计算海带在任一时刻的含水率从而可以做出物料湿基含水率和失水率的变化曲线。失水速率(ggmin):AM=()VAT式中AM相邻两次测量的含水率变化()AT相邻两次测量时间间隔(min)。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究收缩率和复水率的测定干燥海带的收缩率测定方法利用游标卡尺测定干燥前后海带的长度和宽度变化。收缩率的计算方法()所示:A,Ar=×()Ar海带的收缩率A干燥前海带的面积mmA干燥后海带的面积mm。复水率的测定方法取干燥海带样品记录其重量G。复水容器采用ml的烧杯用倍于样品重量的恒温水将样品浸泡其中。每隔分钟分别将样品捞起并放置在筛网上沥干水分检测重量变化记录重量G。复水比的计算公式如下:G,G复水比=()G每次试验采用的物料重量(或片数)。试验结果及分析干燥空气相对湿度对干燥过程的影响固定干燥箱内的温度和风速考察两种相对湿度状态对干燥过程的影响。试验环境平均温度为相对湿度为。在干燥箱内空气温度为()和风速为ms,条件下进行干燥空气相对湿度分别为()、()的干燥对比试验两次试验数,,据及结果如表所示。表不同相对湿度下的干燥试验试验序号相对湿度()初始含水率终了含水率干燥时间()()(min),,大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究()()含水率(gg)时间(min)图不同相对湿度条件下海带的干燥曲线()()失水速率(ggmin)时间(min)图不同相对湿度对海菜失水速率的影响图、图为两种相对湿度条件下海带的干燥曲线及失水速率曲线。由图可见随着空气相对湿度的增大海带的干燥速率减小干燥时间变长海带在每个数据记录时刻下相对湿度为()条件下海带的含水率都大于相对湿度为()条件,,下海带的含水率干燥到分钟时相对湿度为()的条件下海带的含水率从,下降到而相对湿度为()的条件下海带的含水率已经降到。由,图可见海带的失水速率呈现加速、降速、平稳阶段变化且相对湿度为(),条件下海带的最大失水率出现在干燥min时(ggmin)而相对湿度为(),条件下海带的最大失水率出现在干燥min(ggmin)时随后的min里两种条件下海带的失水速率都不断下降最后进入稳定阶段且进入稳定阶段后失水速率特别小约gh干燥效率低费时不利于生产。由以上分析可得出结论干燥空气的相对湿度为()条件下海带的干燥特性较相对湿度为()条件下的好降低干燥空,,气的相对湿度有利于海带的干燥时间的缩短。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究干燥空气的温度对干燥过程的影响固定干燥箱内空气的相对湿度和风速考察温度对干燥过程的影响。试验环境平均温度为相对湿度为。在干燥箱内空气的相对湿度为()和风速为ms,条件下进行温度分别为()、()的干燥对比试验两次试验数据及结果如,,表所示。表不同空气温度下的干燥试验试验序号空气温度()初始含水率()终了含水率()干燥时间(min),,()()含水率(gg)时间(min)图不同空气温度条件下海带的干燥曲线()()失水速率(gg,min)时间(min)图不同空气温度对海带失水率的影响大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究图、图为两种空气温度条件下海带的干燥曲线及失水速率曲线。由图可见温度越高海带的干燥速率越大干燥时间越短。在空气温度为()的干燥条,件下干燥minmin的时间段里海带的含水率迅速下降(含水率为)后进入平稳阶段且在min前海带的含水率都大于温度为()条件下海带的含水率。由,图可见干燥温度为()条件下海带的最大失水速率(ggmin)出现,在干燥minmin内而干燥温度为()条件下海带的最大失水率(,ggmin)出现在干燥minmin内且随后干燥温度为()条件下海带的失,水速率下降得较快。温度的升高对最大失水速率影响较大。由以上分析可得出结论干燥空气的温度为()条件下海带的干燥特性较()条件下的好提高干燥空气,,的温度有利于海带的失水速度的提高从而缩短干燥时间。干燥空气风速对干燥过程的影响控制干燥箱内空气的相对湿度和温度考察风速对干燥过程的影响。试验环境平均温度相对湿度为。在干燥箱内空气的相对湿度为()干燥箱内空气为,温度为()条件下进行风速为ms和ms的干燥对比试验两次试验数据和,结果如表所示。表不同风速下的干燥试验试验序号风速初始含水率终了含水率干燥时间(ms)()()(min)msms含水率(gg)时间(min)图不同风速条件下海带的干燥曲线大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究msms失水速率(ggmin)时间(min)图不同风速对海带失水率的影响图、图为两种风速条件下海带的干燥曲线及失水速率曲线。由图可见海带在两种风速条件下由初始含水率达到终了含水率约所需要的干燥时间随着风速的增加而缩短。由图可以看出随风速的增加海带的失水速度增加。当风速由ms提高到ms时干燥耗时由min缩短到min干燥速度显著提高这说明提高风速能加快干燥速度缩短干燥时间。风速加大有利于加快海带表面与空气间的传热质过程和海带的内部水分的迁移。风速为ms条件下海带的最大失水速率出现在干燥min内风速为ms条件下海带的最大失水速率出现在干燥min内海带最大失水速率的提高并不明显。其他试验参数的比较(如图)给下图加上图号和题目。用文字描述一下取得这些图的条件(如序号是什么意思,)。类似:图、图。。。。分别为。。。条件下海带的总干燥时间、平均收缩率和复水比大小的比较柱状图。总干燥时间大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究对比试验时间(min)试验序号平均收缩率对比试验平均收缩率(gg)试验序号复水比(复水时间为min)大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究对比试验复水比(gmin)试验序号对上面几个图的结果进行描述然后进行分析。把下面的相关文字移到此处。干燥条件对海带干制品感观的影响(如图)()干燥终产品:大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究复水产品:大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究由以上参数的分析可知降低干燥空气的相对湿度、提高干燥空气的温度和风速有利于干燥时间的缩短在空气的相对湿度为()、空气温度为()、风速为ms,,的干燥条件下海带的平均收缩率最小在空气的相对湿度为()、空气温度为,()、风速为ms的干燥条件下海带复水比最大并且干燥后海带的形态与,海带的厚薄有关(薄海带扭曲程度较大呈现螺旋带状厚海带扭曲程度较小边缘呈裙状)不同的干燥环境条件下海带的颜色差别不明显较新鲜海带的颜色较深均可视为墨绿色,表面光滑,无裂痕和气泡等缺陷海带在复水后能够恢复干燥前的色泽和形状口感佳。综合以上结果可得出结论利用热泵干燥海带,海带的保形效果好,基本可以恢复干燥前的形状和颜色,并且比传统干燥海带节能、省时,干燥效率高。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究第四章结论及建议结论本课题首次利用热泵干燥技术进行了海带的干燥研究查阅了大量相关资料合理地建立了热泵试验平台。通过大量试验系统研究了不同干燥条件对海带热泵干燥的影响并对海带的干燥速度、收缩率、复水比等参数进行了分析说明。通过研究分析得出综合结论如下:海带的热泵干燥大致分为加速干燥、恒速干燥和降速干燥三个阶段热泵对海带进行干燥能提高干燥速度并能改善海带品质。干燥空气的相对湿度对海带的干燥有一定的影响在初始含水率与终了含水率分别相同的条件下相对湿度越大干燥时间越长。本试验条件下干燥时间多长,具体数据。干燥空气的温度对海带的干燥有很大的影响在初始含水率与终了含水率分别相同的条件下温度越高干燥时间越短。本试验条件下干燥时间多长,具体数据。干燥箱内的风速对海带的干燥有较大的影响在初始含水率与终了含水率分别相同的条件下风速越大干燥时间越短。本试验条件下干燥时间多长,具体数据。在空气的相对湿度为()、空气温度为()、风速为ms的干,,燥条件下海带的平均收缩率最小。在空气的相对湿度为()、空气温度为()、风速为ms的干,,燥条件下海带的复水比最大。通过对海带复水比的测定可以看出把干燥后的海带进行复水在前五分钟内干海带吸水的速度是很快的曲线成上升趋势。随着时间的增加海带吸水量逐渐减少趋于饱和曲线成平稳下降趋势。复水后的海带基本可以恢复干燥前的形状和颜色海带的保形效果好。干燥后海带的形态与海带的厚薄有关(薄海带扭曲程度较大呈现螺旋带状厚海带扭曲程度较小边缘呈裙状)。不同的干燥环境条件下海带的颜色差别不明显较新鲜海带的颜色较深均可视为墨绿色,且色泽均匀表面光滑,无裂痕和气泡等缺陷通过试验可以看出用热泵干燥出的海带品质感官好海带在复水后能够恢复干燥前的色泽和形状口感佳。利用热泵干燥海带,并且比传统干燥海带节能、省时,干燥效率高。建议由于受时间和试验条件的限制本试验还存在着一些问题有待于以后进一步研究:海带在干燥过程中进入稳定阶段后失水速率特别小约gh干燥效率低费时不利于生产,建议海带干燥终了含水率为约为。请查证是安全含水量吗,在干燥时热泵干燥箱内不断通风存在风速所以对称重传感器有一定影响在读取干燥介质重量时存在误差这一问题还有待解决。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究本课题是小规模的试验研究因此如果将这种干燥技术应用于海菜干制品工业生成还需要系统的中试水平试验。大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究致谢首先感谢李秀辰老师在百忙之中指导我的毕业设计在实验过程中给予我很多指导和帮助对于我在实验过程中遇到的困难都一一给予解答。在文献综述、毕业设计论文等材料的准备过程中对我的材料认真细致地审阅及时提出修改意见指导我顺利地完成毕业设计。在此我特别感谢老师的辛勤工作~我还要感谢宋杨学姐每次做实验她都在实验室指导我做试验对于我不明白的问题都耐心地给我讲解指导我安全操作试验设备并提醒我及时地记录数据帮助我成功地完成试验。在本学期的毕业设计过程中我的好友代成成和裴宏梅也给予我很多帮助。在试验原材料的准备阶段我和代成成到市场和超市购买材料。还有就是有不明白的问题的时候我们俩一起讨论。在最后修改论文的时候裴宏梅教我图片的处理并帮我找出我的论文格式或者是文字有错误的地方教我改正我们一起度过了大学最后美丽而短暂的时光。仅此向给予我帮助和关心的老师和同学们衷心地道声:谢谢~大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究参考文献华雪峰海藻食品的加工C渔业现代化():姜桥周德庆等我国食用海藻加工利用的研究进展A食品工业科学与技术():张绪坤赵有斌等热泵干燥技术的现状与发展J杂志名称:、华泽钊冷冻干燥技术M出版社所在地:科学出版社():、徐成海张世伟真空干燥M出版社所在地:化学工业出版社():ArunsMunjumdar工业化干燥原理与设备M出版社所在地:中国轻工业出版社():曹恒武田振山干燥技术及其工业应用M出版社所在地:中国石化出版社():金国淼等干燥设备M出版社所在地:化学工业出版社():ChouSiaw,ChuaKianJonHeatPumpDryingSystemsMTaylorFrancisGroup,LLC:苏江真空干燥技术可提升成品质量M,《养殖技术》:是书还是杂志,常虹等微波真空干燥技术及其在农产品加工中的应用M《中华干燥网》:HongGuoweiHeatPumpDryerUsedinAquaticProductsProcessingM《渔业现代化》:LiuJitang,WangDongmeiStudyonHightemperatureHeatPumpUsedinDryingWoodM《工业炉》出版社所在地:出版社:母刚张国琛邵亮(热泵干燥海参的初步研究J(渔业现代化():陈红谢继红(热泵干燥装置J(北京:化工工业出版社,():SanVShelton(PeterJChristiansen(AanlysiSofNozzleCondensationDryingCycleJ期卷页码SanVShelton(PeterJChristiansen(AanlysiSofNozzleCondensationDryingCycleJ期卷页码谢英柏宋蕾娜杨先亮(热泵干燥技术的应用及其发展趋势J(农机化研究:税安泽王书湄刘平安等(微波辅助干燥技术的应用和进展J(陶瓷():祝圣远王国恒(微波干燥原理及应用(工业炉():曹崇文微波真空干燥技术现状J(干燥技术与设备():徐克明王山奇(热泵干燥技术的发展及其应用前景J(杂志名称I:ZuhalOktayArifHepbasle(Physicalandsensorypropertiesofvacuummicrowavedehydratedshrimp(EnergyConversionandManagement()PeteC(RodierO(Microwavevacuumdryingofporousmedia:Verificationof大连水产学院本科毕业论文(设计)海菜热泵干燥技术研究asemiempiricalformulationofthetotalabsorbedpowerJ(DryingTechnology():

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/50

海菜热泵干燥技术研究

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利