微波冷凍干燥過(guò)程傳熱傳質(zhì)的數(shù)值模擬.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái),微波冷凍干燥過(guò)程的傳熱傳質(zhì)機(jī)理始終是進(jìn)一步發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)需要解決的難題.該文系統(tǒng)地分析了含濕多孔介質(zhì)在微波冷凍干燥過(guò)程的傳熱傳質(zhì)機(jī)制,建立了描述非飽和含濕物料干燥過(guò)程的升化-冷凝模型和描述飽和含濕物料干燥過(guò)程的升華面模型,導(dǎo)出了相應(yīng)的控制方程組.用變時(shí)間步長(zhǎng)的控制容積法對(duì)上述兩種模型進(jìn)行了數(shù)值模擬.編制了用于微波冷凍干燥數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序.程序中采用了Gauss-Seidel迭代對(duì)模型進(jìn)行區(qū)分求解.數(shù)值模擬結(jié)果顯示,非飽和含濕

2、物料在微波冷凍干燥過(guò)程中,升華-冷凝區(qū)內(nèi)冰晶的升華會(huì)引起濕分的再分配,并對(duì)傳熱產(chǎn)生影響,引起升華-冷凝區(qū)內(nèi)的冰飽和度發(fā)生明顯變化.如果加熱不當(dāng),物料在干燥過(guò)程中熔化一般從物料中心開(kāi)始.采用升華-冷凝模型對(duì)非飽和物料進(jìn)行了不同工況下的微波冷凍干燥過(guò)程的數(shù)值模擬,分析了電場(chǎng)強(qiáng)度、物料厚度、物料初始飽和度、真空室壓強(qiáng)等參數(shù)對(duì)物料溫度場(chǎng)、干燥前后冰飽和度、干燥速率等的影響.計(jì)算表明, 高電場(chǎng)強(qiáng)度、小初始飽和度和高的真空室壓強(qiáng)時(shí),升華-冷凝區(qū)內(nèi)遷

3、移出的蒸汽質(zhì)流對(duì)干燥速率的影響比較大.低初始飽和度或高電場(chǎng)強(qiáng)度,可以縮短干燥時(shí)間.較大物料厚度時(shí),干燥時(shí)間與物料厚度幾乎無(wú)關(guān),真空室壓強(qiáng)對(duì)干燥時(shí)間影響也不大.將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與生牛肉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,計(jì)算結(jié)果能夠比較好的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)值.用上述兩個(gè)模型對(duì)大蒜微波冷凍干燥進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了大蒜的微波凍干特性.分析了大蒜微波干燥過(guò)程的溫度場(chǎng)、含濕量份額的變化趨勢(shì),并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較.計(jì)算結(jié)果表明,大蒜與生牛肉在微波冷凍干燥過(guò)程中的溫度、含濕量份額