基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验

作者：李孟卿; 张小强; 朱丽春; 张茜; 贾文婷; 金新文; 杨旭海^*

来源：农业工程学报, 2023, 1-13.

• 干燥动力学
• 热质传递
• 数值模型
• 红外辐射
• 压力脉动

为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性，并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对三种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型，并利用试验数据对模型的可靠性进行验证。此研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解。结果表明：1）与热风干燥相比，红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了46.43%和41.07%的干燥时间，且仿真结果与实测值吻合较好。2）温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热，干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了11.33%和5.59%。3）模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响，其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布，并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降。4）将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比，给出了关于分段组合干燥研究方向的见解，并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望。该研究建立并验证了红枣片三种干燥方式下的数值模型，并结合模拟结果对各干燥过程的特点进行分析，对未来不同果蔬数值模型的建立及干燥机理的研究具有重要意义。

• 单位
  新疆农垦科学院; 石河子大学