干燥是农副产品加工主要的方式与手段。目前市场上常用的干燥设备,种类繁多,规格不一,且存在着设备针对性不强,干燥箱内的结构单一,内部的流场分布不均匀,不同位置摆放的物料在干燥的过程中,所需的干燥时间相差较大的缺点。为了提升干燥箱内流场的均匀性,减小干燥过程中的物料受热差异,本文针对所构建的实物干燥系统,在装载干燥物料实际堆放模式下开展了干燥箱内流场流动特性分析,对不同干燥箱结构、风速、压力、湍流强度等关键参数展开分析,并结合实验测试结果进行了验证,提出干燥箱设计的优化方案,主要的研究内容及结论如下:(1)根据干燥物料的实际情况,设计了一个热泵干燥系统。为探究系统的运行情况及性能,对该干燥系统分别进行了空载和负载实验,实验结果表明,干燥箱内的温度可以达到设定的55℃,且在干燥过程中,干燥箱内不同位置处存在温度的差异,最大差值达到3℃;干燥过程中会出现相同质量物料干燥完成所需时间相差几个小时的情况。(2)对模拟相关的流体力学控制方程进行了介绍,建立了基于实际物料干燥条件下的干燥箱数学和物理模型,并针对实际尺寸长×宽×高为370×290×210cm的实物干燥箱开展了相关实验研究,最终通过实验验证,确定模拟结果和实验结果的误差在10%以内。(3)干燥箱进风口设置在壁面的中间位置,采用一侧进风,对侧回风的方式,可以提高干燥箱内气体流场的均匀性。通过对仿真结果的分析,在进风口的风速设置为5m/s时,干燥箱内不同位置处的压力差最小,最适合干燥实验的进行。在干燥箱进风风量确定的条件下,对进风口的截面和进风风速进行了综合模拟分析。设置了四种不同的工况,对比发现,在风口面积0.96m~2,风速为3.0m/s条件下,干燥箱内所选取的研究面上湍流强度低,湍流的分布均匀,另外拐角处也有湍流分布,因此在实际的干燥过程中,干燥箱内部的流场分布也会更加均匀。(4)开展了干燥箱结构改变对流场均匀性的研究。通过在干燥箱内合适的位置上增加一个挡风板,将干燥箱分成干燥区域和回风区域,对挡风板的尺寸进行对比分析,可以获得最佳挡风板的位置和尺寸,即设置挡风板的宽度为180cm,距离右侧壁面140cm。同时,通过缩小干燥物料的区域,可有效地提高热风的利用效率。通过在干燥箱内增加导流风机,可以有效提升流场的均匀性,使干燥箱内中间容易出现压力梯度的区域,在风机的作用下,内部的压力差值会降低,可以有效使进入干燥箱内的热风在进入干燥箱后,借助于导流风机的作用,直接吹到对侧。