萎凋槽的流体力学分析初探VIP免费

一f}萎凋槽的流体力学分析初探肖纯陈宗遑李华强(西南农业大学食品学系邮编630716)』／【摘要】本文从流体力学角度对萎嗣槽柞了理论分析，建立了初步的设计计算体系，提出了改进现有萎凋糟的方法。经生产现场验证表明，用这一套计算体系代替经验设计体系，可以提高萎两质量和茶厂的经薪教益。关键词：堕生生，节J，考域一、理论分析萎揭槽内气流的运动状况要比一般工程管路复杂。为便于分析，可将萎凋槽视为由一填料床和一送风管道两部分组成。空气在槽内和萎凋叶空隙内的流动呈湍流状态(可由雷诺数得到验证)，故可按湍流进行分析计算。(本文萎凋风量计算从略)姜调系统的风压损失，包括萎捅帘风阻，叶层风阻、气流缩扩及转向风阻、槽体沿程风阻等几部分。风道风压分布如图1．萎疆蕾任一截面的风压爱风量萎凋帘孔从统计角度可视为沿长度方向呈均匀分布的矩形条孔。下面任取一截面进行分析。／⋯一一⋯＼^B／，垂E-、图l风道风压分布曲找(1)动压速度U(近似平行于帘面方向)U=／m／sY0式中Ptd——截面处空气动压(Pa)；p——空气密度(kg／r)。(注本文在分析过程视p为常数)(2)垂直于帘面的速度(本文称它为静压速度)uUf2PAs’Um，s式rttP——截而处空气静压(Pa)。式(2)说明，穿越帘孔的风速取决予帘背的静压。‘5·维普资讯http://www.cqvip.com(3)气流在帘孔中的真实流向与帘面的夹角气流由于贯性(动、静压的作用)，必E；一定的角度穿越帘孔下式计算-．==√气流在真实流向上的流速。应为：rr—Ui．．UdA0一面⋯riO"一_c0(4)A截面处气流单位时间流出矩形条孔的流髓为：q^=oU0=矿f式中——孔口流量系数，按图2取信；，。——矩形条孔面积在垂直予U方向的投影面积(m2)，，⋯矩形条孔面积(m：)。图2r。为相对流量系数，即：-(6)式审0-r一空气在截面的垒流量(m。／s)。，．在萎凋槽巾，。在O．08～0．2％气澈流向与帘面的夹角按(3)范围。当a~>60时，≈0．6。图2“一关系由式(6)、式(5、式(2)可以看出，穿越矩形条孔的风量与帘背静压及相对流量系数有关。(5)娄滴稽不部位穿帘风量的襁等条件：要使姜凋叶萎凋均匀，穿越帘孔的风量鲁部位必额相等。由前面的分析可知，固矩形帘孔面积是统计均匀的，孔口漉系数在雄叶的情况下应基本一致，故保持风量相等的条件是帘背各处静压相同，亦即：PA*=Pai(7)2．空气通过萎凋叶层的风压损失萎凋床内空气流动示意图如图3，空气在叶层的间隙日：曲折流动。令萎凋叶是的空隙度为，则空隙体积：为l、，V：=c=m。(8)式中⋯一萎漏床层的总体积(m)。空气在萎凋床层中的平均传质时i}lji为：i孑==s式中一一美捌帘面祝(m)j·6·曰3萎凋床层示意图(9)维普资讯http://www.cqvip.com——叶层厚度(m)；0——进入萎凋槽的空气体积流量(m。／s)。式(9)表明，为保证有一定的传质时问，在一定送风量的条件下，有一定的空隙度和一定的摊叶体积。空气流过叶层的表观速度u与空床时的流速u的关系为：rTU=m／s(10)￡因s<1，故U>u。叶屡堆积越紧霄，uF也越大。(也可以甩静压速度u来表示，u·Ur萎凋帘开孔率)空气穿过叶屡的阻力(以表示)为：rT2l=l·p¨LJK+H‘，2lp+Hpa(11)式巾——空气漉经叶层的综合阻力系数；H——空气垂直位移引起的势能变化值(Pa)。式(11)说明，影响：的因素以及空隙度与叶屠厚度，都会影响空气的流动阻力，其中空隙度影响尤为明显。3．空气穿过帘孔的风压损失空气穿越帘孔的风压损失(以表示)为，rri如=2·p一Pa(12)式rp——空气流经帘孔的收缩阻力系数．‘．式(12)表明，静压速度是黟响帘孔阻力的决定琏因素。此外，开孔率，孔的形状等因素会导致的变化，故而也会影响风阻。4空气在萎稠糟内的流动阻力空气在萎凋槽内的流动阻力可以看成是由沿槽长方向的摩擦阻力，槽径的渐缩阻力和分流流体折向帘背的分流阻力这部分组成。(参见图4，图5)图4槽体璜切面囤5措体岛L切面根据压力平衡关系，要保持静压不变，其单位长度上的流动强力亦应保持不变。为便于●分析，把单位长度上的摩阻、渐缩阻力和分流阻力都作为定值来处理·7‘维普资讯http://www.cqvip.com(1)气流沿程摩擦阻力t根拱单位摩擦阻力保持不变的关系，得到如F比摩阻系数{言：b(a+b—)(口+6)(6～^)·(罄)若令U...