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上海一恒食用菌干燥箱结构模型的模拟研究

[导读]上海一恒干燥作为食用菌加工处理中的重要手段,耗能巨大,且干燥行业热效率普遍较低,仅为25%-50%,而干燥装置结构与能源消耗紧密相关,同时,热空气速度是影响食用菌干燥效果的重要因素。

干燥作为食用菌加工处理中的重要手段,耗能巨大,且干燥行业热效率普遍较低,仅为25%-50%,而干燥装置结构与能源消耗紧密相关,同时,热空气速度是影响食用菌干燥效果的重要因素。因此,本文基于CFD数值模拟软件,横向分析不同干燥箱结构对流场分布均匀性的影响;纵向分析不同截面角度和入口风速对流场分布均匀性的影响;并对改进后的干燥箱进行试验验证,为改善干燥箱内流场分布均匀性、提高干制品质量提供设计依据,对通过完善上海一恒DHG-9203A鼓风干燥箱的结构形式来提高能源利用率具有一定的借鉴意义。针对传统箱式干燥装置热空气均匀性差的问题,本文采用计算流体动力学的方法,基于箱体内部速度场分布特性,设计出一种变截面-静压式平行送风型干燥箱。干燥箱箱体内设有两块带有调风孔的隔板,将干燥箱分隔成变截面平行送风区、干燥区间和平行回风区三个区域,送风静压空间内设置一个角度可调节的变截面,改善干燥箱内速度场分布状况。结果表明变截面-静压式平行送风型干燥箱内部流场分布状况明显改善,干燥箱内各个方向上的流场分布情况较为均匀,从而有效提高食用菌干燥质量,提高能源利用率。本文研究分三个阶段进行,第一阶段模拟分析不同结构形式干燥箱的速度场分布状况,结果表明,变截面-静压式平行送风型干燥箱的风速场分布状况明显改善,在1.5m/s的入口风速下,干燥区间的平均风速在0.6m/s左右,上部风速基本维持在0.3-0.5m/s范围内,与未添加变截面装置相比,风速较小的空间减少33%左右;第二阶段是在确定采用变截面送风形式后,研究变截面的倾斜角度e对速度场的影响,发现当θ=arctan(1/10)时装置较为合理;第三阶段是研究最优结构形式下上海一恒DHG-9053A鼓风干燥箱入口速度,结果表明在热空气入口流速在2.5m/s左右时干燥箱内各个方向上的流场分布情况较为均匀,空气流速适合食用菌的干燥作业。依据数值分析结果,进行干燥试验,通过对干燥箱实际运行中速度参数的采集和分析,验证变截面-静压式平行送风型干燥箱内部风速场分布的均匀性,通过对选取测点的风速实际测量值与模拟数值对比发现,两者在数值及变化趋势上基本呈现一致性,干燥箱模型能够很好地反映风速场的分布规律,同时实测结果表明各截面处干燥风速分布均匀性明显改善,对实际干燥箱的设计可以起到一定的指导作用。

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