微波冷凍干燥過程傳熱傳質(zhì)的數(shù)值模擬.pdf

1、長期以來,微波冷凍干燥過程的傳熱傳質(zhì)機理始終是進一步發(fā)展此項技術需要解決的難題.該文系統(tǒng)地分析了含濕多孔介質(zhì)在微波冷凍干燥過程的傳熱傳質(zhì)機制,建立了描述非飽和含濕物料干燥過程的升化-冷凝模型和描述飽和含濕物料干燥過程的升華面模型,導出了相應的控制方程組.用變時間步長的控制容積法對上述兩種模型進行了數(shù)值模擬.編制了用于微波冷凍干燥數(shù)值計算的計算機程序.程序中采用了Gauss-Seidel迭代對模型進行區(qū)分求解.數(shù)值模擬結果顯示,非飽和含濕

2、物料在微波冷凍干燥過程中,升華-冷凝區(qū)內(nèi)冰晶的升華會引起濕分的再分配,并對傳熱產(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,物料在干燥過程中熔化一般從物料中心開始.采用升華-冷凝模型對非飽和物料進行了不同工況下的微波冷凍干燥過程的數(shù)值模擬,分析了電場強度、物料厚度、物料初始飽和度、真空室壓強等參數(shù)對物料溫度場、干燥前后冰飽和度、干燥速率等的影響.計算表明, 高電場強度、小初始飽和度和高的真空室壓強時,升華-冷凝區(qū)內(nèi)遷

3、移出的蒸汽質(zhì)流對干燥速率的影響比較大.低初始飽和度或高電場強度,可以縮短干燥時間.較大物料厚度時,干燥時間與物料厚度幾乎無關,真空室壓強對干燥時間影響也不大.將數(shù)值計算結果與生牛肉的實驗結果比較,計算結果能夠比較好的預測實驗值.用上述兩個模型對大蒜微波冷凍干燥進行了數(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程的溫度場、含濕量份額的變化趨勢,并與實驗值進行比較.計算結果表明,大蒜與生牛肉在微波冷凍干燥過程中的溫度、含濕量份額