有機(jī)物綜合利用中的傳熱傳質(zhì)分析與應(yīng)用.pdf

1、隨著有機(jī)物產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)和利用，廢棄有機(jī)物也隨之增多，例如農(nóng)作物廢棄物、有機(jī)食品加工的殘留物，城市生活垃圾等等，這類污染源所造成的生態(tài)破壞和環(huán)境污染已經(jīng)日益嚴(yán)重，如何有效的處理和利用廢棄有機(jī)物成為擺在人們面前的一個重要的問題。有機(jī)物因?yàn)槠浔旧淼纳镄再|(zhì)，在熱科學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出與無機(jī)物質(zhì)不同的特性，對于有機(jī)物質(zhì)的傳熱傳質(zhì)過程和熱物性的分析與研究，能夠?yàn)橛袡C(jī)物質(zhì)的綜合利用打下基礎(chǔ)。
　　本文對柑桔榨汁加工后的皮渣殘留物和葡萄酒膠的發(fā)酵過

2、程以及發(fā)酵產(chǎn)物的獲取過程(主要為干燥過程)中的傳熱傳質(zhì)規(guī)律進(jìn)行分析與研究，以探尋其如何有效的處理和利用，本文主要研究內(nèi)容為：
　?、儆猩飪?nèi)熱源存在下的傳熱過程分析與研究
　　對微生物發(fā)酵反應(yīng)過程中的熱源進(jìn)行了分析，探討了溫度對微生物發(fā)酵過程的影響，分別對葡萄酒膠和柑桔皮渣發(fā)酵過程中的微生物菌體活性與溫度的關(guān)系進(jìn)行了研究，獲得了細(xì)胞生長速率與溫度之間的關(guān)聯(lián)式，證明在微生物適宜生長溫度范圍內(nèi)，溫度的提高能夠加快生長速率，但過高

3、的溫度也會促使微生物細(xì)胞的衰老和死亡。隨著發(fā)酵物料比熱值增大，單位質(zhì)量發(fā)酵物料的溫升將減小，從而對微生物的生長速率的變化產(chǎn)生影響，據(jù)此本文在阿列紐斯公式的基礎(chǔ)上考慮到發(fā)酵物料的熱物性——比熱容值對微生物比生長速率變化趨勢的影響，因而提出比熱容的修正關(guān)聯(lián)式。分析了柑桔皮渣和葡萄酒膠發(fā)酵過程中發(fā)酵反應(yīng)的自身反應(yīng)熱，進(jìn)行無控溫的自然發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，確定單位時間內(nèi)釋放的生物熱，同時對生物介質(zhì)的熱物性進(jìn)行測定和分析。
　　將發(fā)酵過程作為含有生物內(nèi)

4、熱源下的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程，對固態(tài)發(fā)酵多孔固體基質(zhì)中的傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行了分析，對微生物發(fā)酵傳熱特性及其溫度場的分布特性進(jìn)行了研究。進(jìn)行了溫控下的發(fā)酵過程實(shí)驗(yàn)，在發(fā)酵箱內(nèi)的控溫水管內(nèi)通入冷熱水，作為溫控冷熱源。確定單根控溫水管周圍的溫度影響范圍和影響方式，進(jìn)行含有生物內(nèi)熱源條件下的熱傳導(dǎo)分析，得出不同發(fā)酵介質(zhì)下計算水管周圍空間溫度分布的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)值計算以確定周圍空間的溫度分布，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，得到了較好的吻合。
　?、诎l(fā)酵產(chǎn)

5、物流態(tài)化干燥過程的傳熱傳質(zhì)分析
　　進(jìn)行了柑桔皮渣發(fā)酵產(chǎn)物的獲取和應(yīng)用研究，通過實(shí)驗(yàn)研究柑桔皮渣發(fā)酵產(chǎn)物在流化干燥床中的干燥特性以及干燥過程傳熱傳質(zhì)的機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對于經(jīng)過預(yù)處理的發(fā)酵柑桔皮渣介質(zhì)，采用流態(tài)化干燥方式可以獲得較好的干燥效果。采用單因素分析方法分析干燥參數(shù)如介質(zhì)溫度(T)、介質(zhì)風(fēng)速(v)、床層高度(H)和初始含濕率(W0)對干燥速率和單位能耗的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著介質(zhì)風(fēng)溫的增大，干燥速率加快；風(fēng)

6、速越大干燥速率越快；床層高度越高干燥速率越慢；皮渣初含越大，干燥速率也越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明這些干燥參數(shù)對干燥速率的影響在干燥后期會減弱。對正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了極差分析，得出了干燥因素對干燥速率和單位能耗的影響程度，其結(jié)果表明，干燥參數(shù)對干燥速率的影響次序?yàn)?，W0＞T＞v＞H。干燥參數(shù)對單位能耗的影響次序?yàn)椋瑅＞T＞W(wǎng)0＞H。
　　對發(fā)酵柑桔皮渣流態(tài)化干燥過程進(jìn)行傳熱傳質(zhì)分析，根據(jù)能量守恒定律，導(dǎo)出流化床內(nèi)的局部換熱系數(shù)計算式，分析

7、了各個流化干燥因素對換熱系數(shù)的影響，利用最小二乘法原理采用origin7.5回歸分析軟件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，得到了發(fā)酵柑桔皮渣流態(tài)化干燥過程中傳熱傳質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式。并對發(fā)酵柑桔皮渣流化干燥過程的氣固兩相流場進(jìn)行數(shù)值模擬，從顆粒運(yùn)動行為特性方面揭示流化床中氣、固兩相高效率傳熱傳質(zhì)的本質(zhì)。
　　③發(fā)酵柑桔皮渣工業(yè)化成套設(shè)備的研制與應(yīng)用
　　介紹了發(fā)酵柑桔皮渣中試過程，并進(jìn)行發(fā)酵飼料小批生產(chǎn)與飼喂實(shí)驗(yàn)，證明柑桔皮渣發(fā)酵飼料完全可以