基于ANSYS的普洱茶微波干燥过程温度场的数值分析

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微波加热技术是利用微波这一特殊波段所具有的一些特性以及它与被加热介质耦合来产生热量,从而使材料整体加热至所需温度。它具有加热速度快、加热均匀、高效、易控制、安全环保等优点。将微波加热技术应用于普洱茶的干燥是一条崭新的加工途径,其可行性已经得到证实。但加工普洱茶需要严格控制温度,在实际的应用过程中,对于微波加热体,尤其是固体加热样品温度变化的测量存在着一定的困难。这主要是因为温度测量装置会干扰电磁场或干扰温度场。因此,用数值分析的方法来探寻微波加热体温度变化规律是一个很有意义的研究课题。微波干燥作为一种新型的干燥技术有着诸多的优点,但国内外对其传热传质的研究甚少,目前主要以试验研究为主,数值分析较少,本文根据有限元方法,建立了微波干燥过程中物料内部传热传质的数学模型,并利用有限元软件对其进行了温度场的数值模拟和分析。具体研究内容和主要结果:通过深入分析微波加热物料的机理,包括物料吸收功率,微波穿透深度及相关介电参数,了解到物质在微波场中,其单位体积的热能转换取决于微波电场强度的平方、频率以及物质的介电特性;在微波加热有内热源分布的情况下,得出有关微波内热源问题的热传导方程,并分析了偏微分方程的定解条件;鉴于微波完全可用于普洱茶的干燥加工,通过对普洱饼茶进行单台微波设备干燥工艺实验,得出了单台微波干燥普洱茶的工艺路线,并对微波干燥加工过程中的普洱饼茶不同时刻不同位置的温度进行了测量;利用有限元分析软件,得出了微波干燥过程中物料内温度场分布,并将数值分析结果与试验结果进行了对比分析,数值分析的结果基本上揭示了微波干燥过程中传热传质的初步规律,对进一步有效利用微波来干燥物料有一定的指导意义。本文得到的结果对更好地应用微波干燥不同物料有一定的参考价值。
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