带式干燥机物料干燥过程建模与参数优化的研究

摘要

干燥在工农业生产中有着极其广泛的应用，但又缺乏精确的指导和实践，依靠经验和小规模试验的数据来指导生产还是主要的方法。此法不但费时费力、耗费资金，而且干燥过程中的一些物性参数和工艺参数都难以确定。而干燥数学模型可以分析各参数之间的依存关系和变化趋势以及它们对干燥工艺的影响，具有很高的实用价值。
　　本论文对带式干燥机干燥过程进行了具体地研究，应用对流传热传质原理，以及物料的干燥动力学特性，在理论分析与试验相结合的基础之上建立了多层带式干燥机干燥过程的数学模型，并对干燥过程进行了数值模拟和参数优化。为了验证模型的准确性，对干燥设备进行了试验研究，结果对生产过程有一定的指导作用。
　　为了使干燥模型更好的反映干燥过程，本论文首先在分析干燥原理的基础之上，通过求解水分传质微分方程得到了质量扩散系数的表达式，利用正交试验求解其系数，确立了干燥动力学模型方程，并验证了其准确性;其次分析了物料干燥过程原理，建立了干燥热质传递方程，联合干燥动力学模型方程确立了干燥过程中关于物料温度、含水率和热空气温度、湿度的偏微分方程组模型;用有限差分法对控制方程进行离散化，用MATLAB编制了求解程序，模拟干燥过程并对数值模拟结果进行了分析，同时用MATLAB GUI编制了干燥模拟控制平台。最后对干燥参数进行了优化，计算了在工艺参数范围内最优的料层厚度和干燥时间控制参数，并求得了物料在此参数下的最大产量。当现场的环境发生变化时，只要通过改变相应参数进行计算，便可得出相应的最佳工艺参数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究目的和意义

1．2 干燥技术的国内外研究现状

1．3 干燥方法介绍

1．3．1 对流干燥方法

1．3．2 传导干燥方法

1．3．3 辐射干燥方法

1．4 带式干燥机的基本原理

1．5 课题的研究内容和方法

第2章 干燥过程的理论基础

2．1 干燥过程的基本原理

2．2 干燥静力学

2．2．1 湿空气的性质

2．2．2 湿空气的焓湿图

2．2．3 干燥过程的物料与热量衡算

2．3 干燥动力学

2．3．1 物料所含水分的性质

2．3．2 干燥过程的试验规律

2．4 本章小结

第3章 干燥过程的干燥动力学模型分析

3．1 物料水分传质微分方程

3．2 物料水分传质微分方程的主要参数

3．3 干燥过程中的试验技术及测量方法

3．3．1 物料含水率的测定

3．3．2 物料干燥动力学试验研究

3．4 本章小结

第4章 干燥过程的数学模型及数值模拟

4．1 干燥数学模型的现状

4．2 物料干燥过程数学模型的建立

4．2．1 控制方程

4．2．2 定解条件

4．3 物料干燥过程的数值模拟

4．3．1 数值模拟的思想方法

4．3．2 数学模型的离散化

4．3．3 模型中使用的相关数据

4．3．4 数值模拟的步骤

4．3．5 模拟控制平台的建立

4．4．6 数值模拟的结果分析

4．4 本章小结

第5章 最优工艺参数的确定

5．1 目标函数的确立

5．2 最优工艺参数的确定

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢