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摘要
为揭示果蔬干燥收缩变形的传热传质与应力应变的机理,确定果蔬微孔结构特性及内部毛细力等因素对其干燥过程的影响,该研究运用孔道网络方法、热质传递原理和细观力学理论等交叉学科知识,构建了孔隙尺度下果蔬切片干燥收缩变形的孔道网络模型,采用VC++开发孔道网络求解程序,模拟分析了果蔬切片的湿分场、温度场以及应力应变场等情况,并以苹果切片作为果蔬典型代表进行了热风干燥试验及模型验证。结果表明:湿含量、温度和收缩变形率的模拟值与试验值的相对误差小于10%,模型可有效模拟果蔬干燥热质传递与应力应变的收缩变形真实过程,再现了干燥过程中的"非规则收缩变形"现象;孔道网络模拟的湿分场、温度场及应力应变场均呈现为不规则非对称变化规律,产生了明显的干斑、湿斑、非规则干燥前沿等;毛细应力和湿应力对果蔬干燥收缩变形影响较大,其中毛细应力是引起非规则收缩变形的主导因素;孔隙结构参数对果蔬干燥过程影响显著;孔隙率越大,干燥时间越长,毛细应力越小;配位数越大,毛细应力越大,干燥时间越长;孔隙直径分布呈现均一直径分布规律的物料产生的毛细应力大,其次为孔隙直径分布呈现正态分布规律的物料和试验物料分布。研究结果为果蔬干燥品质及工艺优化分析提供了一定的理论基础。
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