风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性与数学模型研究

为研究风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性,以新鲜板栗为原料,探讨干燥温度、干燥风速、装载量对风干板栗干燥速率和干基含水率的影响,在不同干燥温度、干燥风速、装载量条件下分别对新鲜板栗进行干燥,并比较了6种数学模型在风干板栗太阳能-热泵联合干燥的适用性,同时以Fick第二扩散定律为依据,确定风干板栗不同干燥条件下的有效水分扩散系数。结果表明:风干板栗干燥过程由调整阶段和降速干燥阶段控制,主要表现为降速干燥;干燥温度越高、干燥风速越高以及装载量越小,干燥至目标含水率所用时间越短,干燥速率越大;干燥过程中,有效水分扩散系数随干燥温度及干燥风速的升高、装载量的降低呈现增大的趋势,干燥温度从15℃升高到35℃,其有效水分扩散系数由3.00124×10^-10 m^2/s增大到8.42115×10^-10 m^2/s,干燥风速由1.0 m/s升高到5.0 m/s,其有效水分扩散系数由4.54717×10^-10 m^2/s增大到9.13767×10^-10 m^2/s;装载量从0.6 kg升高至5.4 kg,其有效水分扩散系数由1.14753×10-9 m^2/s降至3.20443×10^-10 m^2/s;通过比较决定系数(R2)、残差平方和及卡方(χ^2)得出,Page模型为描述风干板栗太阳能-热泵联合干燥的最优模型,验证发现试验值与模型预测值拟合度较高,Pearson相关系数为0.998,二者显著相关(P<0.05),说明Page模型能够较好地反映风干板栗干燥过程中水分变化规律。