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基于收缩特性分析的叶丝快速对流干燥动力学模型被引量：17: 2015年; 为准确表征叶丝脱水过程中的干燥动力学特性,分析了烤烟和白肋烟两种叶丝在下行床快速对流干燥中的孔隙结构变化特征,对叶丝干燥收缩过程进行了数学模型拟合,建立了考虑收缩形变的叶丝干燥过程水分扩散模型,并对模型进行了验证。结果表明：1随着干燥过程中两种叶丝内孔容积的减小,叶丝中孔径大于0.5μm的孔容比例呈降低趋势,而孔径小于0.05μm的孔容比例呈升高趋势;在不同干燥阶段两种叶丝孔径分布的分形维数介于2.45~2.71之间,表明其孔隙结构具有分形特征;2线性叠加式收缩模型能够较好地描述叶丝干燥过程中的收缩现象,烤烟叶丝和白肋烟叶丝体积比V/V0和含水率比X/X0的线性相关系数均大于0.99,采用该收缩模型对基于Fick第二定律的水分扩散模型进行修正,实验数据的拟合精度从修正前的0.906 9提升到修正后的0.958 0;3采用修正的水分扩散模型描述叶丝快速干燥动力学发现,考虑了干燥过程中的叶丝收缩现象后,得到的叶丝水分有效扩散系数降低,表明叶丝干燥过程中的体积收缩不利于传质过程。; 许冰洋朱文魁潘广乐申玉军李斌于川芳; 关键词：叶丝动力学模型

滚筒分段变温干燥方式下烤烟叶丝质量的变化特征被引量：14: 2015年; 为分析滚筒分段变温干燥方式下叶丝含水率变化、物理特性及叶丝香味成分变化规律,考察了100、120、130、140、150℃滚筒恒温干燥后,150/100、140/100、130/100、120/100℃滚筒分段变温干燥后,以及140/100℃分段变温干燥条件下分别在叶丝含水率为19%、17%、15%时改变筒壁温度进行干燥后叶丝填充值、弹性的变化情况,并对比了两种干燥方式下叶丝石油醚提取物及香味成分的变化规律。结果表明:1采用第一阶段高温第二阶段低温的变温干燥方式,通过提高脱水前期的筒壁温度,能够明显提升叶丝干燥效率;2与高温恒温干燥过程相比,采用第一阶段高温第二阶段低温的变温干燥方式有利于提高叶丝弹性、填充值,叶丝中棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物等香味成分含量也明显升高;3变温干燥方式下,变温点处烟丝含水率从19%降低至15%时,叶丝填充值呈降低趋势,弹性呈增大趋势,叶丝中香味成分总量也呈降低的趋势。; 王岩朱文魁刘楷丽李清华罗志雪段鹍刘斌陈良元; 关键词：物理特性香味成分

基于TPS法的烟叶热物性测试及其导热系数预测模型的建立被引量：5: 2014年; 为了准确获取烟叶热物性参数，指导实际烟叶初烤等加工过程工艺参数优化，采用瞬态平面热源法（TPS）对不同含水率及温度条件下的烟丝热物性参数进行了测试分析，并根据测试结果建立了烟叶导热系数的预测模型。结果表明：TPS法可较好地用于烟叶类生物质含湿多孔介质热物性分析，测试精密度较高；在25～65℃、12．5％～22．5％含水率条件下，烟丝导热系数随生物质含湿多孔介质的温度、含水率升高呈增大趋势，体积热容变化与之类似；烟丝导热系数预测模型可较准确地反映堆积烟丝导热系数与温度、含水率的关系，模型预测值与实测值具有良好的线性相关性，相．关系数为0．992，最大偏差不超过4．46％。; 林慧堵劲松李斌朱文魁杨得强; 关键词：烟叶热物性导热系数

不同烟草材料中水分赋存状态的低场核磁共振分析被引量：8: 2017年; 为探讨不同烟草材料内部水分赋存状态,采用低场核磁LF-NMR手段分析了叶丝、梗丝、再造烟叶丝3种烟草材料的自旋-自旋弛豫时间T_2反演谱,并分析了不同烟草材料含湿量、微观结构对T_2反演谱中水分子信号峰弛豫时间、弛豫峰面积的影响规律。结果表明:(1)在10%~35%含水率范围内烟草材料的T_2反演谱图通常呈现2~4个质子信号峰,其中弛豫时间在0.01~10 ms范围T_(21)峰可反映烟草中水分的氢质子弛豫信号强度。(2)随着烟草材料含水率的增大,叶丝、梗丝、再造烟叶丝的T_(21)峰弛豫时间在0.183~1.430、0.166~1.560、0.166~1.650 ms范围内逐渐增大,烟草材料中迁移性较强的水分比例增大。(3)T_(21)弛豫峰面积与不同烟草材料含水率均存在显著的线性相关,该T_2反演信号可用于烟草材料含水率的定量分析。(4)天然烟草材料中30μm以上细胞尺度上的孔隙被破坏后,水分弛豫时间明显减小,表明天然烟草材料中水分赋存状态受其微观多孔结构影响明显。; 韩李锋陈良元李旭马骥崔凯朱文魁; 关键词：低场核磁共振烟草水分赋存状态多孔结构

基于OpenFOAM大规模并行计算的烟草气流干燥装置中气固流动数值模拟被引量：4: 2017年; 为了探索工业级烟草CTD流态化干燥设备的气固流动特性,将开源计算流体力学软件OpenFOAM与固相颗粒的高性能大规模超级计算相结合,对CTD流态化干燥设备进行了全三维的气相流场,以及颗粒停留时间分布的数值模拟研究。同时,对比分析了添加弧形导流板结构前后CTD的气固相流场变化。结果表明,固体颗粒在工业CTD垂直干燥管中径向分布存在偏料现象,颗粒在径向方向上存在明显的浓相区域和稀相区域。添加弧形导流板结构可以改善干燥器内的固体颗粒偏料问题,使得烟丝颗粒在塔内的分布更为均匀。此外,添加导流板结构使得CTD干燥器中颗粒平均停留时间较原始结构减少1.45s,颗粒停留时间分布的方差也明显降低,这表明烟丝颗粒在添加导流板结构的CTD干燥器中的停留时间分布更为均一。; 张二强堵劲松江家森张炜李斌朱文魁; 关键词：并行计算烟草 OPENFOAM 数值模拟

不同干燥方式下叶丝孔隙结构的变化特征被引量：6: 2015年; 为了探明不同干燥方式下叶丝孔隙结构的变化规律,采用实验室滚筒和下行床干燥装置,考察了烤烟和白肋烟叶丝干燥过程中内孔容积、叶丝体积、孔径分布及孔隙形貌的变化特征。结果表明：1不同干燥方式下叶丝内孔容积均存在明显的收缩,且烤烟叶丝内孔容积收缩程度高于白肋烟;在含水率25%到15%的主要脱水阶段,叶丝下行床干燥过程内孔容积的收缩明显低于滚筒干燥。2烤烟和白肋烟叶丝体积收缩率与含水率近似为线性关系,干燥至10%含水率时叶丝体积收缩率达25%左右;不同干燥方式对叶丝体积收缩率的变化影响不大。3烤烟和白肋烟叶丝的孔隙体积主要分布在30μm以上的大孔区域;与滚筒干燥相比,下行床干燥方式下两种叶丝在1-10μm直径范围内的孔隙有所增加。; 许冰洋朱文魁潘广乐申玉军李斌于川芳; 关键词：叶丝孔径分布收缩率

在气固并流下行床中烟丝的快速干燥动力学分析被引量：4: 2014年; 为了研究在下行床中烟丝的快速干燥动力学行为,利用冷态下行床烟丝运动特性检测装置和热态下行床快速干燥处理装置,在一定的风速条件下,考察在下行床中烟丝的运动规律和热风温度（180～300℃）对烟丝快速干燥过程的影响,并对烟丝快速干燥动力学进行分析.结果表明：①在下行床中烟丝的下落是一个先加速后匀速的过程,加速段的距离小于1.2 m,匀速运动时烟丝的速度与含水率呈现线性关系,烟丝含水率与下落高度的关系可用指数关系描述;②在考察温度范围内烟丝的快速干燥过程为降速干燥过程,菲克第二定律可以较好地表征在下行床中烟丝的快速干燥动力学行为,该过程中,烟丝干燥过程有效扩散系数介于6.448x10-9～2.624x10-8 m2/s之间,表观活化能为5.23 k J/mol.; 王鹏飞刘朝贤朱文魁席年生王乐李斌; 关键词：烟丝下行床

恒温与分段变温滚筒干燥对烤烟叶丝干燥效率及香味品质的影响被引量：7: 2015年; 【目的】对比恒温与分段变温两种滚筒干燥方式对烤烟叶丝干燥效率与香味品质的影响,为烟叶原料的分段变温滚筒干燥工艺优化和推广应用提供科学依据。【方法】以烤烟中部烟叶C2F为原料,采用滚筒干燥试验装置,对比分析恒温与分段变温两种滚筒干燥方式对烤烟叶丝干燥效率、石油醚提取物和香味成分含量的影响。【结果】相对于恒温低温干燥（110℃）,采用前段高温后段低温的分段变温滚筒干燥方式能有效缩短干燥时间,脱水速率提升5%~15%。两种干燥方式下,叶丝中香味成分总量及石油醚提取物、棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物含量均随干燥筒壁温度的升高而降低;相对于高温恒温干燥（120~140℃）,分段变温干燥更有利于石油醚提取物的保留,香味成分总量最高可提高12%,其中以120/110℃分段变温滚筒干燥方式的烤烟叶丝香味成分总量及石油醚提取物、棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物含量最高。【结论】与恒温滚筒干燥方式相比,120/110℃分段变温滚筒干燥方式可有效兼顾烤烟叶丝的干燥效率与香味品质,可在烤烟实际干燥加工中推广应用。; 王岩陈良元刘楷丽刘斌朱文魁; 关键词：滚筒干燥香味品质

滚筒复合传热过程烤烟叶丝干燥与收缩特性研究被引量：6: 2014年; 【目的】研究滚筒复合传热过程烤烟叶丝干燥及收缩特性,为烟叶原料的滚筒干燥工艺优化提供科学参考。【方法】以B2F烤烟上部烟叶为原料,采用滚筒复合传热方式,考察不同筒壁温度下烤烟叶丝的含水率和温度变化特征,以及叶丝颗粒体积收缩特性。【结果】不同筒壁温度下烤烟叶丝的含水率变化均可采用二元Weibull分布模型描述,模型拟合精度在0.9700以上;筒壁温度对恒速干燥脱水阶段和快速升温阶段影响较大,筒壁温度越高,叶丝干燥速率越快,叶丝温度升高也越快;不同筒壁温度下叶丝干燥终点体积收缩率为20%-25%,且收缩率与含水率之间的变化关系近似线性相关。【结论】筒壁温度是影响烤烟叶丝干燥效果的关键因素,应作为烤烟实际干燥加工中的首选调控参数。; 朱文魁许冰洋周雅宁李斌于川芳陈良元; 关键词：滚筒复合传热

干燥介质温湿度条件对片烟干燥动力学特性的影响被引量：12: 2014年; 为了考察干燥介质温湿度条件对片烟干燥过程的影响规律，获得表征水分迁移过程的有效扩散系数和活化能，利用烟草热湿特性在线分析装置对河南上、中部片烟干燥动力学特性进行实验研究，同时结合菲克第二定律，建立片烟水分迁移的动力学模型。结果表明：片烟干燥过程受扩散机理控制；所考察的两种片烟样品在实验范围内有效扩散系数为（1.91-8.63）×10-11 m2/s ，且随着干燥介质温度的增加和相对湿度的减小而增加；通过对传统的Arrhenius 公式进行湿度修正，获得了干燥介质温度和湿度对片烟干燥特性影响的数学模型。; 张建文辛亚男李斌; 关键词：片烟干燥动力学动力学模型有效扩散系数

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国家自然科学基金(51306213)

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