小型紅外帶式干燥機的設計與研究.pdf

1、我國是農(nóng)業(yè)大國，水果和蔬菜的產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位，農(nóng)產(chǎn)品干制已經(jīng)成為我國農(nóng)產(chǎn)品加工、增值的一種重要手段。紅外干燥作為一種新型干燥技術，具有干燥品質(zhì)好、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，在短短幾十年里得到了迅猛的發(fā)展。
　　現(xiàn)有的紅外干燥設備多為固定式結(jié)構(gòu)，在干燥過程中存在干燥不均勻、手工操作環(huán)節(jié)多等現(xiàn)象?；诖?，本文開展一種小型紅外帶式干燥設備的研究，在分析農(nóng)產(chǎn)品紅外輻射干燥動力學的基礎上，從分層帶式結(jié)構(gòu)的原理出發(fā)，完成小型紅外帶式干燥機的

2、機械結(jié)構(gòu)設計及實物制作；根據(jù)干燥機的控制需求完成控制系統(tǒng)電路設計以及電氣連接，通過Simulink仿真研究比較PID和模糊PID控制算法的控制性能，通過實驗評價干燥機溫度控制性能；最后以甘藍型油菜籽為例，通過靜態(tài)和動態(tài)干燥實驗討論不同干燥溫度、輻射距離、初始含水率和厚度對其干燥特性的影響，主要研究結(jié)論如下：
　?。?）干燥機將分層帶式結(jié)構(gòu)與紅外干燥技術相結(jié)合，主要由機架、紅外加熱管、傳動滾筒、步進電機、特氟龍輸送帶、軸流風機、隔板

3、、箱壁和電控箱等組成。隔板將干燥室分隔為上下兩個獨立空間，物料通過輸送系統(tǒng)由上至下依次進行傳送，輻射加熱系統(tǒng)為物料干燥提供所需熱量，且輻射距離可根據(jù)物料需求進行調(diào)節(jié)，干燥過程的濕空氣由箱壁上的軸流風機排出。設備不僅可實現(xiàn)對物料的自動連續(xù)干燥，而且符合實用和方便的設計理念，適用于家庭和實驗室對物料進行干燥。
　?。?）控制系統(tǒng)以STM32F407為核心，主要由溫度控制模塊、電機控制模塊和風機控制模塊組成。干燥室內(nèi)兩個獨立空間內(nèi)的溫度

4、、物料傳送速度和軸流風機風速均可實現(xiàn)單獨控制，以滿足不同干燥工藝需求。通過Simulink仿真研究比較PID控制和模糊PID控制的響應特性。通過實驗得到了干燥機在95、100、105 ℃時溫度控制系統(tǒng)的響應曲線。結(jié)果表明：模糊PID控制在超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間和靜態(tài)誤差方面均優(yōu)于PID控制；溫度在達到設定值后，呈正弦周期上下波動，且波動范圍不超過1.5 ℃。
　?。?）通過正交試驗得到了在不同干燥溫度、輻射距離、初始含水率和厚度條件下甘

5、藍型油菜籽的紅外干燥特性。通過SPSS線性回歸分析，獲得油菜籽的有效水分擴散系數(shù)。通過極差和方差分析，比較4種因子對有效水分擴散系數(shù)的影響程度，并以最優(yōu)工程平均方案對1kg油菜籽加濕后進行動態(tài)連續(xù)干燥實驗。結(jié)果表明：油菜籽干燥主要發(fā)生在降速干燥階段，且在不同條件下的干燥特性曲線變化趨勢大體一致；實驗所得的有效水分擴散系數(shù)為1.863×10-9~5.165×10-9m2/s，厚度對其影響較大，干燥溫度次之，初始含水率較??；最優(yōu)工程平均方案