我国作为农业大国,农作物产量位居世界前列。但在贮存与运输过程中,由于技术不够先进、设备不够完善,无法保证果蔬的新鲜程度进而导致腐烂变质,给各方造成巨大的经济损失。因此对新鲜果蔬采取干燥加工等工艺可以有效延长储存期限,方便运输。然而目前干燥设备生产的干制品质量参差不齐,干燥过程中容易造成营养物质的流失,产品质量难以保证。因此研制出一种耗能少、产品质量好的干燥装置显得尤为重要。本文通过自主设计制造了一台适合于果蔬干燥的低温真空干燥装置,使用Solid Works软件对真空装置的主体结构进行三维绘图,并对极限状态下真空舱体所受应力进行分析,发现真空舱体所受的最大应力为6.59MPa,最大位移为0.147mm,低于舱体材料的屈服强度,因此低温真空舱体的结构满足设计强度需求。通过对三维结构图进行简化,建立干燥舱体内部构造模型,使用ICEM-CFD软件对模型进行网格划分,利用基于有限体积法的Fluent软件模拟抽真空过程中舱内流体压力场和速度场的分布情况。结果表明抽真空过程的初始阶段,舱内压强下降的速率较快,气体流动速度较大,并且速度较大的区域集中在抽气口附近。由于加热搁板和物料层的存在,舱内气体流动速率在水平方向上呈现四周流速大,中间流速小;在竖直方向上呈上部流速大,下部流速小的情况。随着抽真空过程的不断进行,真空舱内气体流速也是逐渐减小,舱内压强呈指数型降低。在此基础上将果蔬简化为多孔介质模型,研究干燥过程中果蔬内部的传热传质过程。对比不同加热温度和工作压强对物料层与舱内流体的温度分布与湿度分布的影响。结果表明:在干燥过程中,物料层的温度先从表面开始上升,且最上层物料温度上升的速率快于另外两层。在加热初始阶段,舱内流体温度上升速率较快,而后由于物料中湿分的扩散,温度上升速率有所降低。随着加热过程的不断进行,舱内流体和物料的温度都逐渐上升,最终达到加热温度。真空舱内的流体温度分布比较均匀,只有在物料层、加热搁板附近温度有明显的变化。物料层的传质过程与传热过程类似,湿分也是从物料的表面开始向外界扩散,在干燥初期阶段物料表面的湿分扩散较快。在60min的时候,最上层物料内部的湿分也开始向外扩散,而中下层的物料水分含量变化较小。在相同的工作压强下,加热温度越高,物料层温度上升的幅度就越大,物料层升温速率就越快,且升温速率的波动越大。三种加热温度下,最上层物料的温度变化最明显,中层次之,下层的变化最小。而加热温度越低,物料层温度就越容易达到加热温度。而物料湿度分布的趋势是一致的,均为上层物料水分含量最小,中层次之,下层水分含量最大。干燥初期,水分含量的变化幅度相对较大;当水分含量下降到0.1～0.5的范围内时,水分含量的变化速率逐渐减慢;当水分含量低于0.1时,物料内部水分的脱除变得愈发困难。当加热温度从10℃上升为20℃时,物料干燥时间缩短了15%;加热温度从10℃上升为30℃时,物料干燥时间缩短了35%。故在这个阶段可以适当的提高加热板的温度可以有效提高干燥速率,加快干燥过程的进行。在相同的加热温度下,工作压强越低,物料层和舱内流体温度上升的速率越快。不同的工作压强下,温度上升速率均呈现先增大后减小最后趋于平稳的趋势。且工作压强越低,加速升温的阶段持续的时间越长,物料温度越先到达加热温度。与不同温度的条件相比,工作压强对舱内流体温度场均匀性影响不大。可以得出加热温度是影响舱内流体温度场均匀性的主要因素。不同的压强下,物料湿度分布的趋势也是一致的。随着工作压强的降低,干燥到需求水分含量的时间缩短。通过对比可以发现,当工作压强由1000Pa下降到800Pa时,物料的干燥时间缩短了20%;当工作压强由1000Pa下降到620Pa时,物料的干燥时间缩短了30%。可以发现提高加热温度比降低工作压强对干燥时间的影响更大,这说明干燥温度对干燥时间的影响大于工作压强。