玉米籽粒的传质干燥模拟及实验分析

为了解干燥过程中玉米籽粒内部水分的扩散过程,优化干燥工艺参数,本文采用模拟研究和实验研究方法分析干燥过程中玉米籽粒内部水分分布随时间的变化规律。玉米籽粒由种皮、角质胚乳、粉质胚乳和胚四组分组成,四种组分水分扩散系数各不相同,本文分别假设玉米籽粒由单组分均质体和多组分非均质体组成,分别建立了玉米籽粒的干燥数学模型,利用COMSOL Multiphysics模块模拟研究了玉米籽粒内部的水分变化情况,并通过玉米籽粒的薄层干燥实验进行了实验验证。研究结果表明,建立的两个模型均可有效模拟玉米籽粒薄层干燥过程;80℃的模拟值与实验值的差异较70℃的小;玉米籽粒多组分模型精度优于单组分模型精度。     

生物质内部燃烧特性的阴燃实验研究

根据生物质颗粒内部燃烧过程和生物质粉自然向下阴燃过程的共性,采用阴燃实验的方法研究了生物质内部燃烧特性。考查了物料种类、含水率、孔隙尺寸对生物质内部燃烧温度,燃烧中干燥前沿、炭氧化前沿的移动速度,裂纹、气体成分等的影响。实验结果为生物质燃烧和阴燃过程模拟以及深入理论分析提供了依据。     

真空过热蒸汽干燥木材的水分迁移特性

摘 要 对真空下过热蒸汽和常压下空气干燥木材时的水分迁移特性做了对比性实验研究,在同一温度水平下,真空过热蒸汽干燥木材的水分迁移速率明显高于常压空气的速率,且随蒸汽过热度和真空度的提高,木材中水分迁移速率加快。文中分析指出:常压空气干燥时,水分通过边界层依靠扩散,而真空过热蒸汽干燥依靠内外蒸汽压差,其传质阻力可以忽略,故干燥速率快。     

撞击流中颗粒碰撞传热理论模型研究

建立了考虑颗粒接触面导热的颗粒碰撞传热模型,相应完善了气固两相撞击流理论模型,并对不同条件的撞击流干燥过程进行了模拟。计算结果与实验结果非常吻合,从而验证了所建模型的正确性。本文还分析了颗粒碰撞传热、加料方式以及喷嘴间距对撞击流干燥性能的影响规律。结果表明:在本文所涉及的撞击流干燥过程中,颗粒碰撞传热对干燥性能的影响并不明显;单边加料时颗粒物料的降水幅度及撞击流装置的干燥强度都明显大于双边加料的工况;喷嘴间距较大时,物料的降水幅度及装置的干燥强度均较大。     

半环对撞流干燥的实验研究

进行了半环对撞流干燥的流动与干燥特性实验．得出了反映系统流动规律的颗粒停留时间随载带率的变化、颗粒速度沿径向与周向的分布及气团相对速度沿运动方向的变化等;研究了空气温度、载带率及物料初始合湿量等因素对干燥过程的影响,并得出了相应的实验关联式．根据实验与计算结果,提出了提高半环对撞流干燥速率的有效途径．     

多孔物料干燥时的耦合传热传质效应

１引言多孔物料干燥时的传热传质过程是一个典型的耦合过程,物料内的质扩散通量不仅受湿度梯度控制,而且还和温度梯度有关［１～５］。在对流干燥过程中,热量总是从物料表面向内部传递,而湿分总是从物料内部向表面迁移,然后扩散至干燥介质中,故物料内部的温度梯度和湿度梯度方向相反,由Ｌｕｉｋｏｖ理论可知,向内的传热过程总是阻止物料中的湿分向表面迁移,从而减小质通量,降低干燥速度。显然,为了提高干燥速度,可以通过采用辅助加热或改变加热方式来减小物料内部逆向温度梯度、甚至改变温度梯度的方向以加快物料内部湿分向表面…     

多孔颗粒内气体传递反应双阶段描述

本文采用双阶段模型描述多孔颗粒与气体的传递反应。反应分为两个阶段:气体反应物在扩散进入颗粒内部同时与颗粒发生反应的第一阶段;形成产物层后,扩散和反应用双区域模型来描述的第二阶段。分析发现,蒂勒数是描述过程特性的重要参数,同时反映反应和扩散速度的影响,且与总阻力存在一定关系。利用TGA进行了脱硫反应实验,分析了反应温度、颗粒大小等对反应的影响,实验结果很好地证实了理论分析结论。     

颗粒堆积多孔介质干燥多尺度多层结构传热传质模型及模拟

针对骨架颗粒的多层物理结构问题,运用孔道网络方法、热质传递原理和多尺度理论等知识,建立了颗粒堆积多孔介质干燥的多尺度多层结构传热传质模型。以稻谷堆为典型代表进行热风干燥试验验证,模拟分析了颗粒内部不同组织物理特性等因素对干燥过程的影响。结果表明:建立的模型可有效模拟稻谷堆干燥过程;稻谷颗粒内存在较大的水分梯度。胚扩散系数对干燥过程的影响十分显著,其次是壳扩散系数,衣扩散系数影响最小;较小的胚扩散系数可将湿分有效地"囚禁"在胚内。     

浮压下马尾松的干燥特性及水分迁移机理初探

本文阐述了马尾松在浮压真空条件下的干燥特性．实验结果显示,浮压干燥比常压干燥能明显加快木材内水分迁移的速率,特别是在低含水率阶段（纤维饱和点以下）更明显．文中还对浮压条件下细胞壁内吸着水的迁移机理进行了初步的探讨分析．     

利用TD-NMR技术研究杨木高温干燥过程水分分布

木材中水分状态变化和迁移对木材的物理性质有重要影响.通过时域核磁共振技术(TD-NMR)可以从分子层面解读木材与水分的关系,可以为木材干燥、木制品加工提供理论依据和实践参考.该研究以北京杨为研究对象,通过对高温干燥过程中木材内部水分变化的自由感应衰减(FID)曲线和横向弛豫时间(T_2)进行测定与分析,探究木材干燥过程中水分状态变化及迁移过程.研究结果表明,FID和T_2信号量与木材含水率高度线性相关,由此可以计算木材在干燥过程中任意时刻的含水率.通过对干燥过程中水分T_2分布的分析表明:心材试件在干燥过程中,长弛豫时间自由水(c状态水分)的拟合面积出现了先减小后增大然后再减小的趋势,而边材试件中则不存在这种现象.在北京杨心材试件中含量最多的是弛豫时间为10 ms数量级的水分,而在边材试件中各状态水分含量差异较小,含量最多的是弛豫时间为100 ms数量级的水分.在高温干燥过程中,边材试件内各状态水分百分含量减少的速度快于心材,各试件中自由水的蒸发速度明显快于结合水.     

Mathematical modelling of damp porous material drying in diffusion approximation

The problem of drying a porous permeable material is considered. Self-similar solutions are derived for the process of the moisture diffusion transport. The dependence of drying intensity on the porous medium initial state as well as on the parameters of external effect is investigated.     

Modelling of Transport Phenomena at Cement Matrix—Aggregate Interfaces

The performance of a heterogeneous material like concrete is largely determined by the many interfaces in this material. This contribution focuses on the potential of numerical simulation models to investigate the character of the matrix-aggregate interfacial zone and to simulate hydration-induced moisture transport from the water-rich interfacial zone to the drying bulk paste. Typical features of the simulation model are presented, as well as results of the numerical analysis of the effect of moisture transport within the hardening paste.     

快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机理的研究

本文对快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机制进行了实验研究和理论分析。实验本体是一台Ｘ－６５０扫描电子显微镜;实验样品分别为大蒜;胡萝卜和土豆片。提出了压力梯度作用下的毛细管通道内的挤压流动是高强度干燥过程中湿分迁移的主要机理并对单毛细管通道内的挤压流动进行了理论分析。     

混凝土材料动态力学性能实验与数值模拟研究

 利用轻气炮对素混凝土材料进行了3种不同冲击速度下的动态力学性能实验,得到了时间-应力曲线,随后利用软件进行数值模拟,将模拟结果与实验结果进行比较,解释了飞片和靶板破坏过程中波的传播过程。通过分析发现：混凝土材料表现出明显的率相关性、滞后效应和应力波的衰减特征,这些与材料内部损伤的演化密切相关;混凝土材料在压缩波、边侧稀疏效应和左、右自由表面反射拉伸波的共同作用下,最终形成宏观破碎;实验中靶板尺寸设计合理,有效避免了边侧稀疏效应对锰铜压阻计测试信号的影响。     

粒状物料常压吸附流化床冷冻干燥的传热研究

以粒状马铃薯为研究对象,在常压吸附流化床冷冻干燥的实验基础上,建立了吸附流化床内对流边界条件下的球坐标冻干模型,并采用变时间步长的有限差分法,求解了物料内部温度分布及升华界面的移动速率,与实验结果吻合较好,分析了有关因素对于冻干过程中传热及干燥过程的影响。     

单颗种子导热系数的测定及传热过程实验研究

对于种子干燥方面的研究,大多是针对其宏观传热传质即干燥动力学方面。本文采用热成象技术对单颗蚕豆种子的传热过程进行了研究,用实验求解导热方程反问题的方法计算出不同含水率下单颗种子的导热系数,对种子在非稳态下内部温度场进行了测试与分析．研究结果表明,在含水率小于 ２０％时,其导热系数随着含水率的增加而增大,当含水率大于 ２５％时则表现出较强的非均质性和非稳态性。对单颗蚕豆种子内部温度场测定而得到的种子热剖面温度分布表明,种子内部存在温度梯度其热扩散具有均匀性,同时反映出种皮传热热阻的存在。这些结果对于深入研究种子内部的传热传质机理,具有重要的实际意义。     

多孔介质体干燥过程中含水率分布的可视化研究

工业中应用广泛的食品干燥等干燥现象,多是含水多孔介质体的干燥。本文利用可视化实验,研究了含水多孔介质体的干燥现象。并利用实验拍摄的数字图像进行分析和含水率计算,提出干燥过程中含水率分布图像化的方法,并讨论了将此图像化方法应用于含水多孔介质体干燥的可行性。     

Ion transport in porous media studied by NMR.

Moisture and salt transport in masonry can give rise to damages. Therefore a detailed knowledge of the moisture and salt transport is essential for understanding the durability of masonry. A special NMR apparatus has been made allowing quasi-simultaneous measurements of both moisture and Na profiles in porous building materials. Using this apparatus both the absorption of a 4 M NaCl solution in a calcium silicate brick and the drying of a 3 M NaCl capillary saturated fired-clay brick have been studied. It was found that during the absorption process the Na ions clearly stay behind, which this is caused by adsorption of these ions to the pore surface. For the drying it was found that at the beginning of the drying process the ions accumulate near the surface. As the drying rate decreases, diffusion becomes dominant and the ion profile levels off again.     

烘丝过程中的组合积分控制器与双重控制研究

在烟草行业的烘丝过程中,烟丝的出口水分作为被控对象常常具有大滞后与强非线性的特性,且在工艺流程中通常存在干扰因素;当前,这一过程中大多仍采用传统PID控制器,存在响应稳态误差大、响应时间长等问题,进而影响烟丝的最终品质;针对这一情况,引入组合积分控制器替代传统PID控制器在烘丝过程中的作用;同时引入双重控制,并与组合积分控制器相结合;针对控制对象进行的仿真实验结果表明,这一新型控制策略在烘丝过程出口水分的控制效果上明显优于传统PID控制器,稳态误差较小且响应迅速,证明了组合积分控制器运用在双重控制系统中时具有优异的动态性能与鲁棒性;最后,这一新型双重控制算法已成功应用到烟草行业烘丝过程的水分控制上。     

Molecular dynamics simulation of oxygen diffusion in dry and water-containing brown coal

Moisture content of brown coal has a pronounced impact on O₂ diffusion during coal oxidation. The transport behaviour of O₂ in dry and hydrated brown coal matrix with 10, 20, and 30?wt% moisture contents have been studied by molecular dynamics (MD) simulations at 298.15?K and 0.1?MPa. By analysing the diffusion characteristics of O₂, it is found that the diffusion process results from jumps of O₂ molecules between adjacent cavities in the coal matrix. With the increase of moisture content, the swelling extent of coal matrix increases in the range of 10–30?wt%, resulting in increased cavity volume, cavity interconnectivity, and mobility of coal macromolecule. These factors are all beneficial to the transport process of O₂ molecule. In addition, O₂ molecule prefers to reside in the available water-poor coal cavity and unoccupied region of water-rich cavity according to the estimated binding energies.