登录| 注册    
收藏  点赞 

苜蓿强化保质干燥理论与设备研究

主编:

出版社:中国农业出版社

ISBN:978-7-109-15563-3

出版时间:2011-04

关键词:紫花苜蓿 干燥 研究

阅读

    本文在综述了优质豆科牧草——苜蓿干燥研究与进展的基础上,在自行研制的5MG50型牧草薄层干燥试验台和试验样机上进行了大量干燥实验和同步生理实验,并结合试验进行了苜蓿干燥机理模型模拟分析与工艺参数的研究,研制了5HC-1型牧草保质干燥机并进行了生产性分析。

    本论文的主要工作包括如下:基础性试验研究,苜蓿干燥模型的理论分析,干燥过程对紫花苜蓿保质规律的研究,紫花苜蓿气流翻铺工艺的试验研究,紫花苜蓿翻铺干燥均匀性的试验研究,5HC-1型牧草保质干燥机的研制,5HC-1型牧草保质干燥机的生产性分析,基于量纲分析法的滚筒式牧草干燥机的研究。

  • 前言

    随着我国农业结构调整的深入实施,农业的二元种植结构将逐步改变为以粮食、经济作物和饲草为主的三元种植结构,蛋白质饲料资源更显得日益重要。紫花苜蓿素有“牧草之王”的美誉,用高产优质的豆科牧草——紫花苜蓿(...

  • 第一章 绪论

  • 1.1 课题研究的目的和意义

    紫花苜蓿营养丰富,适口性好,各种牲畜采食性高,人们赞誉它为“牧草之王”。据测定,苜蓿干物质中含粗蛋白质15%~26.2%,比玉米高1~1.5倍,赖氨酸含量1.05%~1.38%,比玉米高4~5倍。1kg优质的干苜蓿草粉,可代替0.8kg精...

  • 1.2 国内外苜蓿干燥试验研究现状分析

  • 1.3 研究内容和方法

  • 1.4 本书各部分内容的相互关系

    本书主要部分内容的相互关系如图1-1所示。 Fig.1-1 Important part and mutual relation in thesis

  • 第二章 紫花苜蓿保质干燥过程的特性参数试验研究

  • 2.1 紫花苜蓿薄层干燥的研究背景

    Bilanski et al.(1965a,1965b.)设计实验,研究了用高温空气干燥苜蓿茎秆和叶片的可行性。茎秆部分和叶片暴露在95℃和865℃的热空气间研究温度、存留时间、最初的水分含量以及这些变量之间相互作用对干燥的影响。认...

  • 2.2 紫花苜蓿的特性分析

  • 2.3 紫花苜蓿干燥特性的研究

  • 2.4 合理薄层干燥模型的确定

    本研究选对干燥速率影响大的因素T,将不同的干燥温度下的干燥曲线转变成水分比曲线,对各种模型进行线性化处理,然后进行线性回归计算,确定模型的合理性。...

  • 2.5 苜蓿干燥特性的综合评价

    苜蓿的干燥过程,并不仅仅是单纯的植株脱水过程,而是随着植株水分的散失,其生理性能和物理性能也都发生着显著的变化。因此,为了获得优质的干草,就必须要了解苜蓿的营养物质成分的变化情况,以采取相应科学的调...

  • 2.6 小结

    (1)通过紫花苜蓿的生理和物理特性的试验研究,建立叶片、茎秆和草段的水分含量之间的关系,利用简单的物理方法,进行紫花苜蓿干燥特性的研究。确定最长干燥存留时间与苜蓿含水率的关系;机械处理次数对苜蓿干燥速...

  • 第三章 紫花苜蓿保质干燥传质机理的研究

    物料内部的水分扩散模型可以揭示其脱水过程中在外部条件作用下的内部水分迁移机理,研究物料内部的脱水机理是优化传热传质的基础,也是干燥学亟待研究的问题。植物性材料干燥过程的非稳态性不仅表现在物料平均...

  • 3.1 研究进展

    干燥理论涉及热交换、质交换、水分同物料的结合形式学说、不可逆过程热力学、理化力学和流变力学等许多分支学科。随着生产的发展和科学技术的进步,干燥学科已经形成并且处于发展过程。由于通用的干燥理论模型存在...

  • 3.2 苜蓿内部水分扩散模型的建立

    紫花苜蓿内部的水分扩散模型可以揭示苜蓿茎和叶脱水过程中在外部条件的作用下苜蓿内部水分的迁移机理,研究紫花苜蓿内部的脱水机理是优化传热传质的基础,也是基础干燥学亟待研究的问题。植物性材料干燥过程的...

  • 3.3 模型的数值处理与分析

  • 3.4 扩散方程的模型计算与分析

    本节将结合苜蓿优质茎秆和普通茎秆的实验数据及生理特点,利用扩散模型进行干燥过程的数值模拟计算,确定均质扩散系数和茎秆内部水分分布随时间的变化,分析苜蓿茎秆内部水分扩散过程。由第二章分析可知,角质层...

  • 3.5 优化工艺的模拟分析

    根据扩散理论,液体和气体介质在多孔固体中的扩散主要取决于分子的“跃迁”,其中δ表示水分子在固体内一个细胞到相邻细胞间一次跃迁的距离,Φ表示在δ上单位时间内扩散的分子数,扩散系数可以表示为D=1 6(Φ·δ2),分...

  • 3.6 模型的验证分析

    为了验证所建立的数学模型和计算结果的精度,需要获得干燥过程中苜蓿茎秆内部各处的水分分布数据。但是,目前的技术水平对直接测试水分和温度的分布是有一定的困难的。Schrader用核磁共振法测出了食品的内部水...

  • 3.7 小结

    本章建立了苜蓿植株的主要部分——茎秆段内部的水分扩散模型,并结合苜蓿的对比实验进行了模型的数值分析。这部分工作的主要特点在于:(1)苜蓿茎段内部的水分扩散模型:结合紫花苜蓿的生理特点,以表征性体积单元...

  • 第四章 干燥过程对紫花苜蓿品质规律影响的试验研究

    苜蓿(Medicago sativa L.)是栽培历史悠久、种植面积较大的一种多年生豆科牧草。它以产量高、营养丰富、适口性好而享有“牧草之王”的美誉。据测定,苜蓿干物质中含粗蛋白质15%~25%,比玉米高1~1.5倍,赖氨酸含量1.05...

  • 4.1 试验设计

  • 4.2 试验因素对试验指标影响的统计及效应分析

  • 4.3 苜蓿保质干燥工艺的综合优化与分析

    前面已经得到了不同因素对苜蓿保质干燥性能的回归方程,下面就利用最优化技术,以获得最佳组合方案,提高保质干燥性能,并分析不同参数下最佳参数组合方案。随着计算机的广泛应用,最优化方法也在各个科学技术领...

  • 4.4 苜蓿保质工艺参数的试验验证

    通过图形分析可以直观地了解各因素对保质干燥工艺性能指标的影响,从保证苜蓿烘后品质和节省能源的角度出发,我们选择粗蛋白含量为目标函数,单位热耗为作为约束条件,另外为了保证苜蓿降至安全水分,必须将最终...

  • 4.5 综合分析与讨论

    (1)本章采用四因素五水平正交旋转组合试验,研究苜蓿干燥过程中干燥温度、表现速度、初始水分、干燥时间对粗蛋白含量、干燥速率和单位耗热量的影响规律。建立以各评价指标与干燥因素的数学模型,并利用MATLAB进行...

  • 第五章 紫花苜蓿气流翻铺干燥工艺的试验研究

    气流翻铺是牧草保质干燥应用中重要的一个工艺环节。苜蓿草段的临界速度直接影响人工干燥过程中热风速度的选择,使牧草(苜蓿)处在1~1.5倍苜蓿悬浮速度的余热回收气流中进行苜蓿翻铺干燥作业;使热空气与含水量...

  • 5.1 气流翻铺的动力学分析

    苜蓿草段在倾斜气流作用下,由于湿度的不同,运动轨迹也不同,从而使湿度不同的苜蓿分离,进而达到均匀干燥的目的。...

  • 5.2 苜蓿草段的动态仿真

    设计气流翻铺工艺是根据物料(苜蓿草段)在竖直气流作用下,湿比重的不同其运动轨迹不同而被气流分层,从而改变苜蓿草段受气流吹着方位,达到干燥均匀一致性。研究物料运动传统分析受到计算条件限制,采用了将模型...

  • 5.3 气流翻铺过程中的参数的分析

    在气流翻铺装置中,翻铺效果取决于气流速度、气流角度、草段进入倾斜气流的方向和速度以及装置的尺寸。根据苜蓿草段的动力学方程和数值计算,确定了理论气流翻铺的最佳工艺参数,通过对单因素变化分析,提出了在实...

  • 5.4 气流翻铺工艺的试验验证

    要使所建立的气流翻铺模型能够应用于苜蓿保质干燥的生产实际中,首先要求苜蓿草段在干燥混合气流中的状态参数预测要准确。为此,在牧草保质干燥机上进行了验证试验,如图5-9所示。验证试验的工作环境条件是温度...

  • 5.5 紫花苜蓿翻铺干燥均匀性的试验研究

    保证苜蓿干燥后的优良品质主要取决于干燥过程的因素,如风温、风速、干燥时间、干燥的均匀性等。物料干燥时,若风温低,则干燥慢;若风温高,则干燥快。在第四章已经确定了苜蓿保质干燥最佳组合。但过高的风温,会影响...

  • 5.6 较佳干燥工艺参数组合的综合分析

    根据对试验结果分析,影响干燥均匀度和干燥速率的各因素按影响程度大小排序,依次为气流速度、草铺厚度和翻铺周期。在试验范围内,气流速度是影响苜蓿干燥均匀性和干燥速率的决定因素,草铺厚度、翻铺周期对干燥均...

  • 5.7 小结

    (1)在试验的基础上,建立了描述苜蓿草段空气动力学模型。并应用数值计算方法在 VB平台上编制了苜蓿草段运动轨迹和落点位置,以及气流速度和苜蓿草段速度的相关程序。(2)在气流翻铺装置中,翻铺效果取决于气流速...

  • 第六章 5HC-1型牧草保质干燥机的研制与生产性分析

  • 6.1 引言

    目前,在国内关于牧草保质干燥机的设计与研究的相关报道较少,国外成型的牧草干燥机组的制造工艺复杂、成本昂贵。其关键技术是高温快速干燥,温度高达900℃。但是,如何降低散热损失,克服热膨胀及保持干燥均匀性和...

  • 6.2 5HC-1型牧草保质干燥机的设计

    为了验证课题研究中的理论模型,优化工艺参数和满足目前牧区、农场对紫花苜蓿快速干燥的要求,特别采用了顺逆混合式牧草干燥机的设计。该机采用本课题研究的“保质干燥工艺及最佳工艺参数”、“气流翻铺干燥工艺及...

  • 6.3 主要结构、原理及技术性能参数

  • 6.4 主要工作参数的计算

  • 6.5 牧草保质干燥机关键部件的设计

  • 6.6 牧草干燥成本估算

    该干燥机的烘干能力为705kg(H2O)/h,每小时耗煤156kg,耗电24 kW/h左右,作业3人操作(1人司炉并看管电气控制台,2人装卸)。该机作业的成本包括燃料费、电费、人工工资及设备折旧费(按八年折旧)等。每小时烘干1t牧草...

  • 6.7 性能测试与生产性试验

    黑龙江省农机鉴定站对5HC-1型牧草保质干燥机进行了性能测试,2004年秋完整的5HC-型牧草保质干燥机正式调试成功,并同时投入烘干使用。牧草保质干燥机实物图如图6-6所示。在2004年6月29日黑龙江省教育厅和省农业...

  • 6.8 5HC-1型牧草保质干燥机的生产性能分析

  • 6.9 干燥性能指标计算值及测定值比较

    为了将理论方程、台架试验值用于实际生产,在此将用理论方程,试验值及生产测试的结果列于表6-3。 Tab.6-3 Comparison of calculated data practical data and produce testing data 从表6-3可看出...

  • 6.10 小结

  • 第七章 基于量纲分析法的滚筒式牧草干燥机的试验研究

    采用滚筒式干燥机的干燥紫花苜蓿是一个复杂的过程,表现在:①运动复杂性:牧草在滚筒式干燥机内部的运动可以概括为周期性三个连续过程:抄板抄起→牧草洒落(cascading)→牧草在热风吹动下的抛物线运动(与上一步同...

  • 7.1 滚筒式牧草干燥实验参数相似准则建立

  • 7.2 Jiang-定理的应用

    蒋亦元院士曾提出的Jiang-定理内容:(1)在求自变项与因变π项的关系时,必须保持其他自变π项为选定的不变值。并且在求其他π项对因变π的关系时,这些自变π项也应保持不变。(2)各个自变π项力争都有变化机会,而且变...

  • 7.3 π项设计

    在由实验中逐个求出各个自变π项对的影响规律时,根据Jiang-定理进行π项设计。

  • 7.4 G.Murphy-Jiang定理

    以前相似理论与模型实验应用在某些问题上效果欠佳的原因之一是误差大、预测性能差。蒋亦元院士经十余年的研究与实践发现:G.Murphy提出的π关系式构成中关于“组分方程必须具有相同的型式”的论断缺乏理论依据,也...

  • 7.5 数据处理

  • 7.6 干燥后苜蓿的含水量与品质分析

    根据储藏和深加工的需要,干燥后苜蓿的含水率要求在10%~20%之间,如果苜蓿的初始含水率为78.5%,那么滚筒式牧草干燥机的湿草输入量G与干草输出量M的比值π1=0.239~0.307。生产率根据表7-3中π1的组分方程,得到图...

  • 7.7 π项的模型推广功能

    根据量纲齐次和相似准则函数理论,推导出滚筒式牧草干燥机干草生产率M与其他参数间的经验公式(7-14)。该经验公式不仅可以用于定量分析本滚筒式牧草干燥机,还能够分析与之类型相似牧草干燥机的性能指标。以下分...

  • 7.8 结论

    (1)用DSP数据处理系统对各组试验的因变π项和自变π项进行拟合,所得组分方程相关系数R值较高,说明组分方程较好地反映了各π项间的关系。(2)对π关系式在各组分方程曲线上各试验点工况及在各组分方程曲线两侧以外...

  • 第八章 全书结论与今后的工作

  • 8.1 全书总结

    本书研究的内容是黑龙江省教育厅项目(编号:10511Z007)、黑龙江省普通高等学校新世纪优秀人才培养计划项目(编号:1155-NCET-012)和黑龙江省教育厅骨干教师项目(编号:50402990613)的主要任务,以优质豆科牧草——...

  • 8.2 今后的工作建议

    本人通过科研成果的著书工作,对于今后的研究工作有以下几点想法:(1)跨学科的研究方法:苜蓿等植物性物料的干燥过程是一个复杂的传热传质过程,这就需要综合多学科的理论和方法,尤其是生物性物料的材料科学,只...

  • 附录1

    国际苜蓿干燥质量标准

  • 附录2

  • 1.传热传质模型主程序

    苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究...

  • 2.三次样条插值程序

    苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究...

  • 3.气流翻铺仿真程序

    苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干燥理论与设备研究 苜蓿强化保质干...

  • 附录3

    程序框图1——苜蓿的轨迹图 程序框图2——苜蓿的速度图 程序框图3——苜蓿的加速度图

  • 参考文献

    程凌敏.1998.食品加工机械.北京:中国轻工业出版社.丁元杰.1992.单片微机原理及应用.北京:机械工业出版社.傅家瑞.1985.种子生理.北京:科学出版社.范鸣玉.1982.最优化技术基础.北京:清华大学出版社.高福成.1...

  • 科研成果与获奖

    一、主要科研成果系列多功能大型中耕、全方位除草复式作业机的研究,83.4万元,2007-2009。国家科技支撑计划子课题6,第三主要参加人,已完成。典型农产品冷冻干燥关键技术及工艺的研究,1.2万元,2005-2007,省教委一...