物料-干燥箱一体化的香菇热风干燥模拟方法及应用

为了真实模拟香菇物料在干燥箱内的热风干燥过程,本实验开发了物料-干燥箱一体化的香菇热风干燥模拟方法,首先通过热风干燥试验探究香菇在不同工况下的干燥特性,得到不同空气温度、空气相对湿度和风速下的定工况条件下香菇干燥动力学模型;其次,为了可以预测任意变工况条件下香菇的干燥过程,推导适用于变工况条件下的香菇干燥动力学导数模型,并采用该导数模型计算得到任意空气温度、空气相对湿度和风速变化下的香菇液态水蒸发速率;然后将香菇内部液态水的蒸发速率与传热传质方程耦合,构建出物料-干燥箱一体化的数学模型,通过求解该数学模型可以得到干燥箱内任意位置空气温度、空气相对湿度、风速和物料水分比随时间的变化规律。最后,基于开发的物料-干燥箱一体化香菇热风干燥模拟方法,求解并分析干燥箱中香菇干燥的特性。结果表明,物料与干燥箱一体化的热风干燥数值模拟方法可以用于准确模拟大批量的香菇热风干燥过程。在干燥过程中,香菇整体存在明显的干燥不均匀性,且随着干燥过程的进行,不均匀程度逐渐降低;在空气流动方向上,越靠近干燥箱顶部或底部,香菇干燥不均匀性越明显;在横向方向上,越靠近干燥箱中部,香菇干燥不均匀性越明显。综上,本研究开发的香菇热风干燥模拟方法在干燥箱结构设计、干燥工艺优化和提高产品质量等方面具有一定的指导意义。