文摘

建立一个数学模型来预测球形粒子在旋转干燥器的干燥动力学。干燥实验进行的地面干燥发酵木薯粒子在台秤扶轮干燥机的进气温度115 - 230°C,空气速度的0.83 m / s, 1.55 m / s,饲料的质量50 - 500克,鼓驱动8 rpm,速度和饲料开车时速100 rpm来验证模型。从实验获得的数据被用来计算实验水分率与理论相比,水分率计算的新开发Abowei-Ademiluyi模型。比较和相关性的研究结果表明,建立的模型的验证和性能是相当合理的。

1。介绍

扶轮干燥是一个非常复杂的过程,不仅可以应用热干燥而且干燥器内的颗粒运动。几个作者进行了调查在稳态回转干燥过程的建模。静态模型是通用微分方程,和他们适合静态分布的调查。Myklestad [1)是第一个获得一个表达式来预测产品水分含量在一个旋转干燥器基于干燥空气温度、初始含水率和产品进给速率。薄层干燥方程导致传热传质现象的理解在农产品和计算机模拟设计新的和改进现有商业干燥流程2]。他们是用来估计干燥的几个产品并推广干燥曲线。在薄层干燥模型中,变化的速度在降速干燥物料水分含量在瞬时成正比区别材料含水率和预期材料含水率与干燥空气平衡时(3]。

许多作者开发了基于扩散理论半经验模型来预测在薄层干燥动力学的潮湿物质如表所示1水分比例(先生)。常数,,,,,,大多数作者在八个模型已经发现进气温度的函数,进气速度、湿度、等等,饲料的质量不是由所有作者占高含水率和干燥的物质如发酵木薯,乳制品,在旋转干燥器和一些制药产品,饲料的质量应该占的薄层干燥方程。观察到,虽然提出了几个模型,没有一般理论来描述旋转干燥的机理,和似乎特定模型的设备和材料比一般模型(更有用4]。

因此本研究的目的是开发一个理论模型预测球形粒子在旋转干燥器的干燥动力学的材料的数量占干的模型。

2。材料和方法

2.1。理论发展的薄层干燥方程

菲克扩散方程(1)已被接受用于描述生物和化学制品的干燥特性下降率时期(16)如下: 在哪里扩散系数,水分含量(干基)在任何时间吗,干燥时间。球形颗粒的扩散方程在不断的扩散系数和径向(如图1)通量采用以下形式:

为了解决(2)采用以下假设:(1)水分运动只是单向扩散;(2)扩散系数独立于水分浓度;(3)干燥过程是等温的,也就是说,绝热烘干机;(4)干物质是球形的形状;(5)收缩是被忽视的。使用作为一个分离常数,我们获得的(2) 积分(3)使用分离变量 方程(4)的形式 方程(6)是一个贝塞尔方程的零,解决的是(17] 但 结合(5)和(9)给,所以 和应用的边界条件(11)。的解决方案(10)的情况下表示为一个球体 在哪里球体的半径,先生是水分比例,初始含水率(% db),平衡含水率(% db),水分在时间吗(% db)干燥时间(人力资源)。

从Abowei的工作18),碳氢化合物的质量是占石油泄漏事件的建模时一维扩散水和获得一个通用的解决方案(见(13))预测已知数量的原油在水中的扩散。这个方程是类似于扩散方程(12)描述的水分扩散多孔球形粒子如下: 在哪里石油泄漏和数量吗在任何时候是石油泄漏的浓度。石油泄漏的地方;是扩散系数,是时候了。

比较(12)和(13),这个词在(12类似于这个词在(13),因此(12)可以写成 先生是水分比例。面积可用于水分传输旋转干燥器是哪一个,在方程(14)现在的质量发酵木薯是类似于地面在方程(13),样品的平均密度是干,和密度是添加的吗方程(14)使方程无量纲,因为水分比先生是无量纲的,所以,14)成为 在哪里粒子的平均半径是干扶轮干燥机筒的半径,旋转干燥器的长度,扩散系数=,在那里活化能。方程(15)是一种新的理论Abowei-Ademiluyi模型预测球形粒子在旋转干燥器的干燥。方程(15)是模拟获取理论上确定水分比例。

2.1.1。量纲分析方法

为了把水分从潮湿的材料在旋转干燥器、水分比例(MR)可以看作是温度的变化的函数量的发酵地面木薯干,潜热,粒子直径干,进气速度,转鼓速度,所以数学是无量纲先生水分比例 在哪里是一个校正因子。

应用量纲分析 应用白金汉方法给 解决(18)(22)给,,,,,哪一个 这 无量纲的常数可以评估在理论和实验代替先生(14)(24)给的校正因子

2.2。实验工作

为了验证该模型,发酵地面木薯粒子干在实验室规模旋转干燥器(图2)。发达的理论模型(15与Microsoft Excel 2007)是模拟使用以下数据:(我)平均密度产品(公斤/米³)= 400,19),(2)干燥时间(120 - 1200秒)要60岁(3) 米,米,m。扩散系数(,,在米²/秒)(26)- (28试验得到的)在不同进气温度(°C),入口气流速度(在m / s),饲料质量(从以前的工作(公斤)15地面上发酵木薯如下:

2.2.1。样品制备

在这项研究中使用的木薯品种TMS 30572从河流州农业开发项目获得的农场(ADP) Rumuokoro,哈科特港。这木薯品种TMS 30572的选择是基于偏好的农民,由于其高产量和粗毛处理(20.]。木薯品种是去皮,水洗,磨碎,用麻袋包装紧迫。脱水土豆泥被允许自然发酵为72小时;已筛3.5毫米的网,然后干在长椅上旋转干燥器(图2)。

2.2.2。实验的程序

在每个实验的开始,干燥器被允许达到稳定状态所需的气流速度、进气温度、饲料驱动速度和鼓传动速度。已经达到稳定状态条件,发酵时地面木薯饲料引入已知的含水率干燥机进料斗。在实验中使用的干燥条件是进气温度的115°C, 140°C, 190°C, 230°C,空气速度的0.83,1.02,1.397,和1.55 m / s,饲料质量50克,100克,200克,500克,饲料100 rpm驱动器速度,和滚筒驱动的速度8 rpm。发酵饲料的质量下降与时间每通过一次监测。之前样品的初始含水率分别确定实验的开始。减肥期间干燥被用来计算含水量。干燥获得的数据被用来计算实验水分比例(MR)预测地面干燥发酵木薯的动力学。

3所示。结果与讨论

3.1。理论模拟结果

提出了理论的水分比结果数据3,5,7。理论水分率随干燥时间进气温度、进气速度、饲料和大规模增加。类似的形象也表现出数字4,6,8实验的水分比例。理论水分比情节显示一个典型的干燥曲线一般滋润干燥过程获得的材料(3,21]。

它可以观察到从理论水分比情节Abowei-Ademiluyi模式不给值水分比例,这将不是一个问题,因为初始含水率的水分比例(例如,)计算总是在干燥的开始。因此Abowei-Ademiluyi的干燥动力学模型可以用来预测球形粒子在任何已知的粒子直径、转鼓直径,长度和烘干机一旦扩散系数。

3.2。理论和实验结果的比较

模拟与实验结果的理论结果优于。显示了相似的高值(接近于1)获得多个系数决定在不同进气温度和进气速度如图9和10。然而,可以获得更好的选择如果平均密度粒子是正确的选择。理论(Abowei-Ademiluyi模型)水分率也与实验相比,水分率在不同饲料质量如图11。

4所示。结论

新理论,Abowei-Ademiluyi模型预测了干燥动力学的球形粒子在任何已知的粒子直径、转鼓直径、长度和烘干机。新模型还占饲料的质量。模型验证是由地面干燥发酵木薯粒子在一个实验室规模扶轮干燥机的进气温度115 - 230°C,空气速度的0.83 m / s, 1.55 m / s,饲料的质量50 - 500克,鼓传动速度8 rpm和饲料100 rpm的速度开车。理论水分比例计算与实验从模型优于水分比例。