试析针—盘式高压电场下物料干燥的试验研究

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1、山东农业大学硕士学位论文针—盘式高压电场下物料干燥的试验研究姓名：韩玉臻申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：李法德20060613山东农业大学硕士学位论文摘要干燥，是工业生产中的重要工艺之一，直接影响产品的性能、形态、质量以及作业过程的能耗等。随着科学技术迅猛发展以及多学科领域的相互交叉、渗透，干燥技术也不断创新。其中，利用高压电场对物料进行干燥是人们关注的热点之一。但是高压电场作用下食品物料的干燥过程、针一盘电场的有效作用面积、高压电场干燥的数学模型等还没有进行系统的研究。因此，为了更好地开发这项技术，应当对有关电场作用下食品物料的干燥机理、针一盘式高压电场的有效作用面积等进行深

2、入研究。以物理学、电磁学、食品物性学、化工原理、静电技术、测试技术、应用回归分析等多学科的理论为基础，开展了两个方面的研究工作：一方面是研究针一盘电极系统组成的高压电场在不同电极距离下的有效作用范围；另一方面是研究高压电场干燥的数学模型。主要内容如下：1．设计制作了高压电场干燥的试验装置。该装置主要由针一盘电极和高压电源等组成。针状电极作为放电电极，长度69iilin，直径1．81Tltrl，尖端圆角半径0．2mm；盘电极作为接地电极，直径260InFll，厚度1inm，铝制。为了满足试验需求，设计了电极距离调节机构，针状电极可以通过调节支柱上下调节。2．分析了针一盘电场的有效作用面积。利用该

3、试验装置，在20℃～25℃，相对湿度为40％±10％的室内条件下，对马铃薯试样进行了干燥试验。试验中，马铃薯按一组同心圆位置均匀摆放在盘电极上。对比试验和高压电场试样同时进行。试验结果显示：高压电场对马铃薯的干燥速率比对比试样高，干燥后的马铃薯试样颜色和形状都比对照试验变化小。经过干燥，分析马铃薯试样中的水分含量随时间的变化规律以及位于不同半径马铃薯的干燥速度，分析了电极距离和试样位置对干燥过程的影响，确定了上述试验条件下针一盘电场的有效作用范围。3．建立了高压电场下马铃薯干燥的数学模型。针对高压电场干燥马铃薯的试验结果，对已有的干燥数学模型进行比较和验证。采用数理统计的方法对试验数据进行回归

4、分析，最终确定以Page模型作为试验模型，针一盘式高压电场下物料干燥的试验研究能够获得比较满意的拟合结果。4．对高压电场干燥物料的机理进行了分析。通过对高压电场物理特性的分析，探讨了高压电场对物料干燥过程的影响。结果验证了以下论点：高压电场干燥的机理主要是由于离子风的冲击作用减小了物料边界层的厚度、提高了传热传质速率，并且电晕电场引起了干燥物料中水分子的极化，在极化力的作用下促进水分子向物料表面的运动。高压电场干燥具有干燥速度快、干后质量高、能耗小、环境污染小等优点。从机理探讨来看，高压电场干燥完全不同于传统干燥原理，是一种全新的干燥技术。这些必然会使高压电场干燥技术在干燥领域，特别是在食品物

5、料的干燥中发挥重要作用。关键词：高压电场，电水动力学，干燥，马铃薯，有效面积，数学模型II山东农业大学硕士学位论文AbstractDryingisoneofthemostimportanttechniquesinindustry,whichinfluencesthecharacter,formandqualityofproductsandtheenergyconsumptionduringtheprocess．Wjt}lthedevelopmentoftechnologyandtheinteractionbetweensubjectandtectmique，dryingtechnologych

6、angesquickly．OneofthemostpopularresearchareasisusinghighelectrostaticfieldbecausetheelectrostaticfieldCallpromotetheevaporatinganddryingprocedure．Buttherearesomeotherelectromagnetictechnologieshavenotgotsystemicresearchsuchasthedryingprocedure，theeffectiveradiusofneedle-plate—electrodefield，andthemo

7、delofEHD(electrohydrodynamic)drying．Forthebeaerapplicationofthesetechnologies，theI}uIrtherresearchshouldfocusonthemechanismofEHDdryingandtheeffectiveradiusofneedle—plate—electrodefield．Basedontheories