基于量綱分析方法的苜蓿干燥特性參數(shù)確定

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1、干燥技術(shù)’與設(shè)備2009年第7卷第l期DryingTechnology&Equipment·75·基于量綱分析方法的苜蓿干燥特性參數(shù)確定鄭先哲，劉成海，王建英，董航飛(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱155030)摘要：應(yīng)用量綱分析方法，建立了苜蓿的干燥溫度、樣品質(zhì)量、莖稈長度、介質(zhì)流速和初始含水率與其干燥常數(shù)k的經(jīng)驗(yàn)公式，并得到了溫度特性系數(shù)／／,與干燥溫度的函數(shù)關(guān)系，提出了改進(jìn)苜蓿薄層干燥方程，為分析干燥條件對(duì)苜蓿干燥速度的影響提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：苜蓿；量綱分析；干燥常數(shù)；溫度特性系數(shù)中圖分類號(hào)：TB115；$375文

2、獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1727—3080(2009)02—0075—04隨著畜牧產(chǎn)業(yè)和牧草加工業(yè)的迅速發(fā)展，干燥鄰兩次稱重的差值小于0．01g時(shí)，即可認(rèn)為苜蓿的是苜蓿收獲后的必要處理環(huán)節(jié)。為了研制出效率含水率達(dá)到平衡水分。實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次，用烘箱法測高、能耗低和干燥品質(zhì)好的牧草干燥機(jī)械，有必要苜蓿含水率，取相近數(shù)的平均值。用SAS軟件處理研究牧草的干燥特性。干燥常數(shù)k是表征物料干燥數(shù)據(jù)。特性的重要參數(shù)，是影響物料傳熱、傳質(zhì)特性因素2影響因素的量綱分析的綜合反應(yīng)，既與物料的結(jié)構(gòu)、規(guī)格、形狀和含水率有關(guān)，又與干燥介質(zhì)溫度、介質(zhì)流速

3、等有關(guān)【n。但是，目前在研究苜蓿干燥常數(shù)k時(shí)只考慮干燥溫度。根據(jù)筆者的研究，苜蓿葉片和莖桿的干燥速度還與其長度、初始含水率以及干燥介質(zhì)流速有關(guān)。因此，只考慮干燥溫度來計(jì)算干燥特性參數(shù)是不全面的。本研究采用量綱分析方法分別確定苜蓿葉片和莖桿干燥常數(shù)k和溫度常數(shù)凡。1材料與方法l-風(fēng)機(jī)；2_風(fēng)量調(diào)節(jié)板；3-加熱器；4I風(fēng)道；5-干燥篩；6--T-~筒；7．支架；A_測沮口lB．測風(fēng)口干燥實(shí)驗(yàn)所選用的苜蓿品種是加拿大紫花苜蓿，在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)研究所試驗(yàn)田取現(xiàn)蕾期圖1苜蓿薄層干燥試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡圖(開花10％左右)的苜蓿作為樣品。這

4、期間的苜蓿營養(yǎng)成分最高，最適合飼用。在薄層干燥實(shí)驗(yàn)過程中收稿日期：2009—2-28。(見圖1)，影響苜蓿莖桿干燥常數(shù)k的因素有初始基金項(xiàng)目：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀人才創(chuàng)新基金，黑龍江省人事廳回國人員科研擇優(yōu)資助項(xiàng)目，黑龍江省科技廳留學(xué)回國人員科研項(xiàng)目(Lco7c26)，東含水率、樣品質(zhì)量、干燥溫度、介質(zhì)流速、莖桿長度，北農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(cxoos一3)。干燥取值列于表1。在苜蓿(整株壓扁)薄層干燥實(shí)作者簡介：鄭先哲(1968一)，男，吉林人，博士．教授．主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工方驗(yàn)過程中，每隔lmin測定干燥篩內(nèi)莒蓿質(zhì)量，

5、當(dāng)相面科研和教學(xué)工作。干燥技術(shù)與設(shè)備。76DryingTechnology&Equipment2009年第7卷表2苜蓿的溫度特性系數(shù)n的計(jì)算表Mujumdar、patil等人圈同的研究，Page方程是描根據(jù)苜蓿在干燥過程中達(dá)到平衡水分的時(shí)間，述苜蓿各個(gè)部分干燥速度的理想模型，該模型為：擬合計(jì)算出干燥常數(shù)k和溫度常數(shù)n，結(jié)果分別列于表1和表2。在薄層干燥實(shí)驗(yàn)過程中，影響苜蓿莖MimMe：P(一時(shí))(1)M—Me一桿干燥速度因素有(包括量綱，括號(hào)內(nèi)為對(duì)應(yīng)物理量的量綱或?qū)С隽烤V符號(hào))初始含水率眠(無)，樣第2期鄭先哲等．基于量綱

6、分析方法的苜蓿干燥特性參數(shù)確定·77·品質(zhì)量G()，干燥溫度t~(MLT)，介質(zhì)流速7)值帶人到方程(1)中，構(gòu)成苜蓿新薄層干燥速度(LT-)，莖桿長度Z(L)，干燥常數(shù)k(T-。o公式，就可以計(jì)算苜蓿在薄層干燥時(shí)的干燥速度。以上這些參數(shù)可以構(gòu)成下式：3．3模型驗(yàn)證為了驗(yàn)證公式(6)、(7)的正確性，選擇如下干7r=Galt=a2，(2)燥條件：苜蓿初始含水率58．32％，干燥溫度170％，其量綱有如下關(guān)系：熱風(fēng)速度0．3m／s，樣品質(zhì)量60g，干燥時(shí)間5min，并P：垤1d、[ML2T。14l(LT。14’(L1?！?T

7、1'在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行苜蓿薄層干燥試驗(yàn)。計(jì)算結(jié)果和實(shí)根據(jù)量綱齊次理論(具體推導(dǎo)過程見[71)，可得：測結(jié)果列于圖2。由圖可以看出，苜蓿的薄層干燥速GIk度計(jì)算值和實(shí)測值變化趨勢相同，得值相近，擬合(3)_的可靠性系數(shù)r=O．9125。這表明根據(jù)公式(1)、(6)和(7)可以較準(zhǔn)確預(yù)測苜蓿段在不同薄層干燥條件的GV(4)干燥速度，為研究苜蓿干燥動(dòng)力規(guī)律提供了依據(jù)。3特性參數(shù)確定對(duì)表l中的仃。和7r項(xiàng)進(jìn)行擬合處理，得到經(jīng)丑一石I=一+(2(f5氣)】1CXP．2251-0．128227鰳、(相關(guān)系數(shù)r=0．9144)將各7r項(xiàng)中參

8、數(shù)帶入到(5)中，整理后得gU(6)：千燥時(shí)間t／IniI1圖2苜蓿新薄層干燥公式的理論值(曲線)與實(shí)測值(方塊)[知『(6)4結(jié)論式(6)反映干燥常數(shù)k與干燥溫度、樣品質(zhì)量、莖稈苜蓿的干燥溫度、樣品質(zhì)量、莖稈長度、介質(zhì)流長度、介質(zhì)流速和初始含水率的定量關(guān)系，是這些速和初始含水率對(duì)干燥常數(shù)k有顯著影響，