果蔬膨化設(shè)備的節(jié)能研究

【摘要】：以低溫高壓膨化設(shè)備為對(duì)象，對(duì)食品工業(yè)生產(chǎn)中的果蔬膨化設(shè)備進(jìn)行節(jié)能研究。分析評(píng)判了目前市場(chǎng)上存在的低溫高壓膨化設(shè)備，并指出了其優(yōu)缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)出典型的低溫高壓膨化設(shè)備所需要的膨化罐和真空罐。并在熱力學(xué)第一、第二定律內(nèi)，結(jié)合生產(chǎn)工藝對(duì)整個(gè)膨化設(shè)備進(jìn)行能量分析和火用分析，得出能量的損失主要存在于對(duì)設(shè)備和物料的加熱和冷卻過(guò)程中；火用損失主要存在于傳熱過(guò)程中，由于加熱過(guò)程是從常溫加熱至工藝高溫，而冷卻過(guò)程也是從高溫度冷卻至常溫，存在較大溫差，且傳熱溫差越大，火用損失越大。水分的除去是食品干燥工業(yè)中最重要的工藝指標(biāo)之一，分析并計(jì)算出整個(gè)膨化操作過(guò)程中水分的遷移情況，結(jié)合示意圖，給出了膨化過(guò)程中物料各階段含水量，通過(guò)分析，給出影響產(chǎn)品質(zhì)量的冷凝水的處理方法，為果蔬壓差膨化的工藝完善提供了理論基礎(chǔ)。 結(jié)合能量損失和火用損失的主要特點(diǎn)和存在位置，研究了能量梯級(jí)利用方式，通過(guò)接有兩個(gè)能量?jī)?chǔ)存裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)膨化罐體夾套加熱和冷卻過(guò)程的能量再利用，其工作原理為，利用兩個(gè)溫差儲(chǔ)罐，在夾套的加熱過(guò)程中進(jìn)行預(yù)熱，然后再用熱源直接加熱；在夾套冷卻的過(guò)程中，溫差儲(chǔ)罐能夠預(yù)先冷卻夾套從而吸收熱量以備下次加熱時(shí)使用；通過(guò)計(jì)算獲得能量梯級(jí)利用的溫度參數(shù)和流量參數(shù)，給出了PLC控制流程程序，通過(guò)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)引入能量梯級(jí)利用系統(tǒng)后，理論上可以將能量的利用率提高約7.6%，加熱過(guò)程中理論節(jié)能51.63%，整個(gè)加工工藝?yán)碚摴?jié)能29.94%，整體火用損失減少高達(dá)80%。 為了解決真空抽干階段、氣體稀薄、氣體的導(dǎo)熱效果差，對(duì)流換熱基本上可以忽略的情況下，研究了真空抽干階段各種有效的加熱干燥方式比如過(guò)熱蒸汽干燥，微波干燥，遠(yuǎn)紅外干燥；考慮到遠(yuǎn)紅外加熱的自身特點(diǎn)以及工藝條件的要求，最終選定遠(yuǎn)紅外加熱干燥；通過(guò)利用史蒂芬-波爾茲曼定律，蘭貝特定律等相關(guān)定律，計(jì)算出了熱源的排布間距，在保證效率和效果的前提下，給出了紅外熱源對(duì)物料的合理布局，達(dá)到溫度場(chǎng)均勻的最大優(yōu)化，計(jì)算了遠(yuǎn)紅外熱源的熱流密度，為實(shí)際生產(chǎn)提供了操作參考。 研究了液氮快速冷卻方法，計(jì)算出了一次工藝所需要的液氮量，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了膨化后蘋(píng)果干的透氣度，結(jié)合透氣度得到了最佳的抽真空速率；結(jié)合膨化罐腔內(nèi)構(gòu)造和遠(yuǎn)紅外石英管排列以及抽真空氣流方向，給出了液氮噴嘴的大致分布布局。 【關(guān)鍵詞】：低溫高壓膨化 能量分析 火用分析 遠(yuǎn)紅外 液氮
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TS255.35
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 選題的目的和意義11
• 1.2 低溫高壓膨化干燥11-13
• 1.2.1 低溫高壓膨化干燥的原理12-13
• 1.2.2 低溫高壓膨化干燥的優(yōu)點(diǎn)13
• 1.2.3 低溫高壓膨化干燥設(shè)備的存在的缺點(diǎn)13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 低溫高壓膨化設(shè)備工藝過(guò)程中耗能、傳熱、水分的遷移機(jī)理研究15-26
• 2.1 加熱升溫過(guò)程分析15-18
• 2.2 膨化過(guò)程的分析18-20
• 2.3 保溫真空抽干過(guò)程的分析20-22
• 2.4 降溫冷卻至常溫的過(guò)程分析22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-26
• 3 低溫高壓膨化設(shè)備的設(shè)計(jì)26-33
• 3.1 膨化罐的設(shè)計(jì)26-31
• 3.1.1 筒節(jié)的計(jì)算26-27
• 3.1.2 封頭的選取27-28
• 3.1.3 法蘭的選取28-29
• 3.1.4 人孔及視鏡29-31
• 3.2 真空罐的設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.1 筒節(jié)的計(jì)算31-32
• 3.2.2 封頭的選取32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 4 能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的研究33-41
• 4.1 能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的操作及 PLC 工作流程34-38
• 4.1.1 能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的操作過(guò)程34
• 4.1.2 能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的 PLC 工作流程34-38
• 4.2 能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算：38-39
• 4.3 能量梯級(jí)利用系統(tǒng)的節(jié)能效果分析39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 5 高效加熱干燥方式的研究41-53
• 5.1 過(guò)熱蒸汽干燥41-42
• 5.1.1 過(guò)熱蒸汽干燥的優(yōu)點(diǎn)41-42
• 5.1.2 過(guò)熱蒸汽干燥不能用于低溫高壓膨化設(shè)備上的原因42
• 5.2 微波（介電）干燥42-44
• 5.2.1 微波干燥的優(yōu)點(diǎn)43
• 5.2.2 國(guó)內(nèi)研究結(jié)果43
• 5.2.3 微波干燥不能用在低溫高壓膨化設(shè)備上的原因43-44
• 5.3 遠(yuǎn)紅外干燥44-52
• 5.3.1 遠(yuǎn)紅外加熱的特點(diǎn)44-45
• 5.3.2 遠(yuǎn)紅外加熱適用于低溫高壓膨化設(shè)備45
• 5.3.3 遠(yuǎn)紅外加熱器的選用以及注意問(wèn)題45-47
• 5.3.4 遠(yuǎn)紅外輻射管的橫向分布優(yōu)化47-51
• 5.3.5 熱流密度的計(jì)算51-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 6 液氮高速冷卻方式的研究53-59
• 6.1 液氮需求量的確定53
• 6.2 液氮噴放過(guò)程中抽真空速率的確定53-56
• 6.3 液氮噴嘴的排布56-57
• 6.4 本章小結(jié)57-59
• 7 總結(jié)59-63
• 7.1 全文總結(jié)59-60
• 7.2 本論文的創(chuàng)新處60
• 7.3 未來(lái)工作建議60-63
• 致謝63-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及獲得的發(fā)明專(zhuān)利67-68

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