基于反演法计算不同温度下小麦面团的水分扩散系数

水分扩散系数是食品加工过程中重要的物理参数。估算水分扩散系数的主要方法是基于第二菲克定律,但在应用这些定律的方式上存在显著差异。本研究采用Peleg、Weibull、双指数这三种常用的食品水分吸附动力学模型拟合了冻干面团在20、30及40℃时的吸湿曲线。在此基础上,通过COMSOL软件分别建立了瞬时平衡、对流、平行指数边界三种条件下的面团吸湿模型,并通过反演法计算出对应模型下的水分扩散系数。结果表明,Weibull模型和双指数模型决定系数均在0.999以上,较为适合冻干面团吸湿曲线的拟合;平行指数边界模型能较好的模拟出不同温度条件下冻干面团的吸附水分变化规律。同时证明了水分扩散系数随温度升高而变大,且不能被当作一个常数。

菜豆种子薄层干燥物料内部水分扩散系数的确定

本文将数值方法应用于物性测试，用反问题的研究方法，通过建立物料的内部水分扩散模型及边界条件的处理，把反映物料干燥过程动态特性的实验含水率曲线与物料颗粒内部的水分扩散结合起来，确定物料颗粒在非稳态脱水过程中的内部水分扩散系数，并分析内部水分分布及其动态特性。计算结果与实验曲线拟合的分析表明，本文的方法是可行的，对于进一步分析干燥过程参数对种子劣变的影响及确定优化的干燥工艺从而达到干燥控制的目的有重要的意义。

温度梯度作用下非饱和土水分迁移研究

为了探明非饱和土中的水分在温度梯度作用下的迁移规律,开展了非饱和土在不同温度梯度作用下的气态水迁移试验和混合态水迁移试验。试验结果表明土样内部的温度场在24 h内均能达到稳态且稳定后的温度场沿土样长度方向线性变化。气态水迁移量和液态水迁移量均随着温度梯度的增加而增加,气态水迁移量的增幅显著大于液态水迁移量的增幅。在气态水迁移中,温度效应随着土样初始含水率的增加而显著增加;在液态水迁移中,温度效应与土样初始含水率的关系不大。最后建立了非饱和土在不同温度梯度作用下,当其水分场接近稳态时,土样内部含水率梯度的表达式,该表达式包含温度梯度和初始含水率两个影响因素。

水分对不同变质程度煤粒瓦斯扩散系数的影响

为了研究水分对不同变质程度煤粒瓦斯扩散系数的影响,利用自制设备,对不同煤阶的干燥煤、原煤、湿煤和平衡水煤样进行瓦斯吸附-解吸-扩散实验,分析扩散过程中不同时间段内水分与变质程度两个因素对扩散系数的影响。结果表明:水分的增加,导致瓦斯扩散系数随时间衰减程度变小。寺河矿干燥煤粒和平衡水煤粒在前120min内扩散系数较前5min分别减小了58.75%和53.2%;随着水分的增大,各变质程度煤样的瓦斯扩散系数比值增大。120min内干燥无烟煤扩散系数分别为瘦煤、气肥煤的1.04和2.37倍,平衡水无烟煤扩散系数分别为瘦煤、气肥煤的1.15和2.44倍;随着水分的增加,各煤阶瓦斯扩散系数减小幅度不同,且随着变质程度的减小,扩散系数的减小程度有变大趋势,前5min内随着水分从干燥煤增加到平衡水煤样,扩散系数减小幅度从无烟煤的72.77%增大到了气肥煤的83.49%。

非稳态法测定杉木板材的水分扩散系数

用非稳态法在一定的实验条件下测定了人工林杉木Cunninghamia lanceolata板材的水分扩散系数，并且探讨了干燥介质温度、初含水率和纹理方向等对杉木板材水分扩散系数的影响。结果表明，干燥介质温度越高，扩散系数越大；初含水率越高，扩散系数越大，在纤维饱和点附近迭最大。当木材含水率在纤维饱和点以下时，杉木板材水分扩散系数都随着初含水率的增加而增大；当木材含水率在纤维饱和点以上时，扩散系数基本保持恒定；杉木板材的纵向水分扩散系数远大于横南水分扩散系数，其比值为5～7；杉木板材的径向水分扩散系数略大于弦向水分扩散系数，其比值为1．0～1．5。

重量法研究大豆水分吸附速率和有效扩散系数

在5种温度（10~35℃）、3个湿度（RH 65%、86%及100%）组合环境中,以称重法测定了初始低水分（4.33%~5.85%）、正常水分（11.74%~12.65%）、高水分（17.58%~17.89%）两个大豆品种“中黄37”和“澄豆”含水率随时间的变化,并采用修正的扩散方程描述水分吸附/解吸速率变化规律,对径向对称的球形大豆籽粒采用斜率方法分析计算水分扩散系数和活化能。在RH 65%~100%范围内,大豆初始水分越低,10~35℃条件的水分吸附速率越大,且温度较高,吸附速率较大。同样的初始水分条件,暴露的相对湿度越高,大豆的水分吸附/解吸速率越大。正常水分的大豆样品20~35℃水分吸附速率均在72 h内快速降低,而10℃水分吸附速率在96 h内缓慢降低。测定的两个大豆品种正常含水率样品10~35℃吸附过程中,水分有效扩散系数为1.920×10-8~5.253×10-8m2·h-1,活化能为10.711~23.358 k J·mol-1。对相同初始水分样品,随着温度增加,大豆籽粒水分扩散系数增加;随着相对湿度增加,籽粒活化能呈现增加趋势。随着进样初始水分增加,同一大豆品种籽粒水分扩散系数和活化能呈现增加趋势。

刨花板内水分稳态扩散系数的测定

刨花板中水分的稳态扩散系数是描述刨花板导水性能的重要参数。本文先导出了求稳态扩散系数的公式,再用扩散杯的方法测了4种刨花板中的水分稳态扩散系数。结果表明:针对试验的4种刨花板,平行于板面的稳态扩散系数比垂直于板面的大10—20倍。刨花经高压蒸汽处理后压制的板子,其稳态扩散系数均比未处理的小。

刨花板中水分扩散系数和表面交换系数的分离方法

水分扩散系数（Ｄ）和表面交换系数（Ｓ）是描述刨花板中水分迁移的重要参数、要更精确地模拟刨花板的水分迁移过程．精确分离Ｄ和Ｓ是关键。文中采用非线性单纯形法在单一吸附曲线的条件下。求出了最佳的Ｄ和Ｓ组对。通过用平方和的负均值法（ＮＭＳＳ）对此法与现行通用的两种方法的计算结果进行比较．结果此法大大提高了计算精度。

刨花板内水分动态扩散系数的研究

推导和分析了求动态扩散系数的计算公式,测试了两种刨花板四种不同厚度试件的动态扩散系数。结果表明,刨花板的吸湿量与加湿时间呈幂函数的关系;动态扩散系数与板内的含水率呈三次或二次的函数关系;通过对吸湿时间(t)和无量纲参教(E^2)线性回归的方法求得平均动态扩散系数;刨花经过高压饱和蒸汽处理后制成的刨花板,其水分动态扩散系数要小于未经蒸汽处理的。

干燥过程中玉米籽粒水分扩散系数及热特性研究

在45~75℃干燥箱中,分析了初始水分27.1%~34.5%的五个玉米品种含水率随时间的变化,并以修正的扩散方程(MPage)描述水分解吸速率,对平板状玉米粒采用斜率法计算水分扩散系数。MPage很好地拟合了干燥过程水分比率(MR)随时间的变化曲线(R^2>0.94,MRE<6.23%)。在75℃干燥,玉米解吸速率高达250×10^(-5)~350×10^(-5)min^(-1),在150 min内降低到最低;在45℃干燥,解吸速率则高达75×10^(-5)~100×10^(-5)min^(-1),在250 min内缓慢降低到最小值。在45~55℃干燥,龙江品种解吸速率曲线最低,郑单、先玉、唐抗、中糯四个品种的解吸速率曲线相似;在65~75℃干燥,唐抗品种解吸速率曲线最低,其他四个品种的解吸速率曲线相似。随着干燥温度的增加,玉米粒水分有效扩散系数增加;45~55℃水分有效扩散系数较接近,65~75℃水分有效扩散系数是45℃的2~3倍。龙江品种玉米在75℃干燥140 min和65℃干燥170 min,玉米裂纹破碎率明显增加。干燥温度和干燥时间不影响玉米的糊化温度起点、峰值、终点和峰值宽度,但是75℃干燥明显提高焓变和热流功率。

冷冻处理氢氧化铝污泥干燥过程水分有效扩散系数

实验测定了有无进行冷冻处理的工业铝厂氢氧化铝污泥在恒温降速干燥阶段的干燥速率曲线 ,并分别给出了它们在降速干燥过程中水分的有效扩散系数及其经验关联式 ,最后对二者进行了比较和分析。显然 ,冷冻后水分有效扩散系数比冷冻前大约增加了 4 3倍 ,系由于冷冻使污泥粒子粗大化和多孔化所造成的结果。

明胶凝胶水分扩散系数的数值法估计

利用水分含量不同的两段明胶凝胶柱并成的渗透扩散实验模型、Fick第二扩散模型、明胶凝胶水分含量与其密度关系,采用动态步长手段,对20℃时水分质量浓度在811～933kg/m3范围的明胶凝胶水分扩散系数进行了数值法估计.结果表明,无论将水分扩散系数作为常数还是作为水分含量的函数处理,在实验水分含量范围内,得到的水分扩散系数的估计值均接近3×10-12m2/s.这一估算结果得到了验证性实验的较好支持.

温度梯度下土体变形及水分迁移测试装置

温度的变化会引起土体产生胀缩变形,水分迁移进而引起土体渗透特性、土水特性以及热-水-力耦合特性的改变。介绍了一种温度梯度作用下土体变形及水分迁移特性测试装置,用来研究土体在温度梯度作用下的变形规律及水分迁移机制。装置包括试样室、温度梯度控制装置以及温度和含水量采集装置。采用土体水分温度测试装置,同步实时量测土体的含水量和温度,得到土体不同位置处温度及含水量的变化规律,模拟温度梯度作用下土体中水分传输的过程。同时,该方法还可以量测土体不同位置处与不同温度和含水量对应的变形量,得到温度梯度作用下土体的变形规律。

非木质刨花板的水分扩散系数

用非线性单纯形法研究了４种农作物秸秆（亚麻屑、麦草、稻草、豆秸）为材料刨花板的水分扩散系数、并用 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ编制的计算机程序求出了精确的扩散系数。结果表明：环境温度和刨花的铺装方向是影响扩散系数的主要因素．随着环境温度的提高、水分扩散系数明显增大；平行于板面的扩散系数高于垂直板面的扩散系数。环境湿度对刨花板水分扩散系数的影响主要取决于原料的种类，并且对同一种原料而言，随着环境湿度的增加其扩散系数有下降的趋势。

混凝土内部温湿度响应参数分析:水分扩散系数与导热系数

混凝土的水分扩散系数和导热系数是联系服役环境与混凝土内部微环境的桥梁。本工作基于Fick第二定律与Boltzmann转换,获得了不同水灰比的成熟混凝土内部相对湿度与水分扩散系数的关系,揭示了成熟混凝土内部相对湿度与水灰比对混凝土水分扩散系数的影响规律。本工作还建立了干燥状态下普通混凝土导热系数与密度的关系,结合描述等温吸附曲线的BSB模型,建立了考虑混凝土密度与混凝土内部相对湿度的混凝土导热系数模型。

Crank公式估算豌豆水分扩散系数可靠性分析

水分扩散系数对研究豌豆的干燥和储藏过程具有重要意义,很多文献都直接运用Crank公式来估算水分扩散系数,鲜见关于该公式估算结果是否准确的相关理论分析。本文建立了1个遵循菲克第二扩散定律的热风对流干燥模型。估算结果显示,由于Crank公式是在忽略外部水分迁移阻力条件下的数值解,不能正确地表达物料和热空气间的边界条件;因此,水分扩散系数估算值和理论值之间存在很大的偏差。当热空气速度较大,物料初始干基含水率和热空气相对湿度较低时,由Crank公式估算的水分扩散系数就会越接近其真实值;所以,需要进一步优化Crank公式。

温度梯度下土壤水分运动理论的实际应用

关于温度梯度对土壤水分运动的影响，国外学者肯定了在含水均匀的封闭土柱中，不管是气态水还是液态水，都是从高温端向低温端运动。笔者曾通过田间封闭覆膜系统的试验，证实了水分从高温端（上层）向低温端（下层）的水分运动［１］。对当时在国内流行的“覆膜加大热量梯...

基于非稳态法测定木材水分扩散系数

锯材在纤维饱和点以下干燥时,水分的迁移过程主要是以非稳态扩散形式进行的,非稳态扩散指木材内部的水流通量和含水率梯度随时间和空间而变化。为了给木材干燥提供依据,采用非稳态法在一定的试验条件下测定了木材的水分扩散系数,探讨了不同材种、干燥介质温度、初始含水率、纹理方向对扩散系数的影响。结果表明:扩散系数与树种有一定的关系,通过比较,樟子松的扩散系数为7.06×10^(-6)cm^2/s,杨树的扩散系数为9.61×10^(-6)cm^2/s,杨树的扩散系数大于樟子松的扩散系数;在纤维饱和点以下,初始含水率30%时樟子松的木材水分扩散系数为7.54×10^(-6)cm^2/s,25%时为7.06×10^(-6)cm^2/s,20%时为6.61×10-6cm^2/s,15%时为6.37×10^(-6)cm^2/s,初始含水率越高,水分扩散系数越大;在相同条件下,干燥介质的温度为90℃、80℃、70℃、60℃、50℃时,对应的樟子松木材水分扩散系数分别为8.04×10^(-6)cm^2/s、7.32×10-6cm^2/s、6.63×10^(-6)cm^2/s、5.94×10^(-6)cm^2/s、4.91×10^(-6)cm^2/s,扩散系数随着温度的升高而增大;在不同的纹理方向,木材水分扩散系数不同,樟子松纵向、径向、弦向的扩散系数分别为7.06×10^(-6)cm^2/s、3.63×10-6cm^2/s、2.14×10^(-6)cm^2/s,由大到小依次为纵向、径向、弦向。

温度梯度作用下非饱和黄土水分运移规律

土体内部含水率受蒸发作用影响,呈现动态变化,土体水分丢失过多会引起干缩裂隙,强度随之降低。为探究温度梯度作用下兰州地区非饱和黄土水分运移规律,采用HYDRUS-1D软件建立数学模型,在温度梯度作用下进行数值计算及分析。结果表明:在不同温度梯度作用下,24 h内土体内部温度变化表现为快速升温、缓慢升温和相对稳定,24 h后土体温度场趋于稳态;初始含水率一定时,在温度梯度作用下,高温端土体含水率随时间延长逐渐减少,低温端则逐渐增加;温度梯度不变时,土体底端累积水分通量与土体内部初始含水率相互关联。基于此建立了非饱和黄土在温度梯度作用下土体平均含水率梯度关系表达式。

煤基质甲烷扩散系数测试及其影响因素分析

为准确测试煤岩甲烷扩散系数,通过采用片状煤基质作为检测样品,测试并分析了不同气体压力、煤阶与水分对甲烷扩散系数的影响。结果表明:片状样品保持了煤基质特有的空间结构,煤基质甲烷扩散系数(数量级10^(-11)~10^(-9)m^2/s)更符合实际;当温度一定时,无论是干燥样品、饱和水样品,还是低、中、高煤阶样品,煤基质甲烷扩散系数均随气体压力的增加而增大;而不同变质程度煤的吸附能力不同,随着煤的变质程度增加,煤岩吸附能力增强,但是煤基质的扩散系数随着变质程度增加呈现先降低后增加的趋势;水分的增加降低了基质对甲烷的吸附能力,难以形成较大浓度梯度,导致饱和水样品煤岩基质甲烷扩散系数比干燥样品低,干燥样品扩散速率快。