论文总字数：25694字

摘 要

我们日常的生活离不开果蔬，它能为我们的身体提供营养和矿物质，它的水分含量很高，所以通常干燥后再保存。随着人们的科技的进步和高节奏的作息习惯，人们对可携带的果蔬脆片类的食物的需求越来越大，但是传统的干燥工艺费时而且干燥后品质不太理想，而热管作为一个高效的传热元件，可以有效的提高换热。

本文研究用与果蔬干燥膨化过程中的热管，掌握果蔬干燥过程、干燥原理和热质传递特性；了解热管工作原理、结构组成,学习热管结构设计及传热计算方法。通过变工况分析确定系统干燥温度和压力的工作范围；选定热管结构进行热管充液工质和充液率的设定,进行热管结构设计和内部传热能力校核；再进行进行热管内外径、冷热段长度、根数的计算得出热管外径22mm,冷却段长度1.5m,加热段长度0.42m，热管根数为23根。通过变工况分析得出系统加热加压阶段温度为105℃，压力为1.4MPa，抽真空阶段膨化腔内温度为70℃时，膨化腔内绝对压力可以为0.04MPa当温度为75℃时;当温度为80℃时，压力可以为；当温度为85℃时，压力可以为，加热加压阶段所用时间为11.5min,比原工艺更短。而且在这些条件下用热管代替原来的蒸汽管道加热所用的时间都比原工艺更节约时间，而且因为热管具有很高的导热能力，所以在节能方面也很有优势。

关键词：热管 低温高压膨化 果蔬

Abstract

Our daily life cannot leave the fruits and vegetables, it can provide nutrients and minerals in our body, its moisture content is very high, so usually save again after drying. Along with the people of the progress of science and technology and the high pace of work and rest habits, fruit and vegetable chips of portable type increasing need of food, but the traditional drying process can be time-consuming and quality is not very ideal, after drying and heat pipe as an efficient heat transfer component, can effectively improve the heat transfer。

In this paper, we study with heat pipe in the process of fruit and vegetable drying puffing, master the principle of fruit and vegetable drying, drying and heat mass transfer characteristics; Learn about heat pipe working principle, structure, composition, heat pipe structure design and calculation method of heat transfer. Through the analysis of the variable condition determine the scope of the system drying temperature and the pressure of work ;Selected heat pipe heat pipe structure liquid medium and liquid ratio of the setting, heat pipe structure design and internal heat transfer capacity checking; Then carries on the heat pipe diameter, hot and cold length, root number 22 mm calculated heat pipe diameter, cooling length 1.5 m, heating length 0.42 m, the number of heat pipe for 23 root. Through operation mode analysis system stage pressurized heating temperature is 105 ℃, pressure is 1.4 MPa, vacuum stage expansion chamber temperature is 70 ℃, puffing cavity can absolute pressure of 0.04 MPa when temperature is 75 ℃.When the temperature is 80 ℃, the pressure can be; When the temperature is 85 ℃, the pressure can be used heating pressure stage time is 11.5 min, shorter than the original technology .And under these conditions using heat pipe instead of the original steam pipe used in the heating time is better than the original process to save time, and because of the heat pipe has the very high heat conduction ability, so in terms of energy saving is also have an advantage.

Key word：heat pipe low temperature and high pressure expanding vegetable

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 果蔬干燥技术简介 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 热风干燥 2

1.3.2 真空冷冻干燥 3

1.3.3 微波干燥 3

1.3.4 红外干燥 4

1.3.5 热泵干燥 4

1.3.6 联合干燥技术 6

1.4 热管技术在干燥领域的应用 7

1.5 本章小结 10

第2章 干燥加热阶段的理论计算及热管设计 11

2.1 背景介绍 11

2.1.1 原干燥设备工艺过程 11

2.1.2 原工艺存在的问题 11

2.1.3 干燥机改进方案 11

2.2 果蔬干燥膨化工艺过程分析及参数确定 12

2.3 果蔬干燥过程热力计算 12

2.3.1 加热和加压阶段 12

2.3.2 保温真空抽干阶段 19

2.4 加热阶段热管设计 22

2.4.1 热管翅片的选择，支架的设计 22

2.4.2 工作液体的选择 23

2.4.3 壳体材料的选择及强度计算 23

2.4.4 端盖厚度计算 24

2.4.5 声速极限条件下的蒸汽腔直径d_v 24

2.4.6 吸液芯的选择及设计 25

2.4.7 验算毛细极限和计算传递的最大功率 27

2.4.8 核算雷诺数 27

2.4.9 核算沸腾极限 27

2.4.10 核算携带极限 27

2.5 本章小结 29

第3章 结论 30

参考文献 32

致谢 34

第1章 绪论

1. 研究背景

我国大量生产果蔬, 经统计，2007年的年产值就已经接近9000万吨, 蔬菜则高达6.5亿吨, 果蔬总产值逾5000亿元, 我国位居世界果蔬原料生产国之首。 同年，我国农产品加工占农产品总创汇额的20%^[1]。我国是世界果蔬类产品加工大国, 如脱水蔬菜就占了同类全球贸易总量的2/3。

果蔬加工首选对果蔬进行干燥。干燥就是为了降低其含水量, 使得微生物难以存活, 同时使其中的酶不能发挥作用, 以此来保存产品。干燥技术的革新也带动了果蔬产业的进步。

1. 果蔬干燥技术简介

现在国内外主要的干燥方法有微波、红外、热风、热泵、冷冻以及联合等干燥方式。干燥就是使液体气化与产品分离，以此来蒸发出材料中不必要的水分,然后得到符合标准的产品^[2]。现在干燥应用在食物加工中越来越多。但是干燥的传热传质过程非常复杂,不仅与物料本身结构以及它的物理化学性质有关,还与干燥时的外部条件如温度、湿度、介质及干燥手段等方面有关。如果操作不当,那么就会对产成品的品质产生负面影响。

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