单颗蚕豆种子传热和干燥实验研究.pdfVIP

2001’收获加上饥城学术研讨会 单颗蚕豆种子传热及干燥实验研究 邹瑾诸凯李艳褚治德 【摘要】目前对种子干燥的研究，都注重在整体种子堆的传热传质方面。众所周知，种子的活力或植物 长势都取决于酶的活性，然而种子内部酶的变化与干燥(受热过程)密切相关，所以对于燥温度的控制至 关重要．欲达此目的，研究单粒种子内部的传热过程推为首要。本文测定了单粒蚕豆种子的导热系数并获 得了含水率与导热系数之间的关系曲线，同时对蚕豆种子内部的传热特性进行了实验研究．通过对种子横 截面温度场测试与计算得到的种子内部温度分布梯度，又计算出种皮和子叶的导热系数，定量说明了种皮 与子叶导热热阻的差异．它对工程的指导意义是：在干燥中测得种子的表面温度便可推算其内部温度，因 此有助于设定种子的安全干燥温度，在保持种子活力的前提下选择优化的干燥务件．这些研究对于种子类 生命物料干燥品质和效率的提高，具有重要的指导意义． f关键词J种子：，传热导热系数热像 1．前 言 种子是生命力的载体，其干燥是一个复杂的传热传质过程，并涉及到生命活力问题。种 子活力不仅与干燥动力学有关，还与不当的干燥条件造成的种子劣变相关”】。因此种子干燥 历来为世界所关注并在此方面做了大量的工作，但这些研究几乎都是对种子整体或种子堆的 宏观传热传质方面””。众所周知，种子的活力或植物长势都取决于酶的活性，然而种子内 部酶的变化与干燥(受热过程)密切相关，所以对于燥温度的控制至关重要。如何在保持种 子活力的基础上提高干燥效率或开拓出新的干燥方法，是干燥技术研究的一个重要任务。为 选择优化的干燥条件首先需要搞清种子内部的传热传质机理，那么研究单粒种子的热物性参 数就显得尤为重要。种子属于生命材料且体积很小，其导热系数测试方法比较困难，其中尤 以测试种皮的导热系数而更加困难，到目前为止未见有此类文献报告。所以目前在于燥方面 对单粒种子的研究尚不多见。本文测定了单粒蚕豆种子的导热系数并获得了含水率与导热系 数之间的关系曲线，通过对种子横截面温度场测试与计算得到的种子内部温度分布梯度，又 计算出种皮和子叶的导热系数。在干燥中测得种子的表面温度便可推算其内部温度，因此有 助于设定种子的安全干燥温度，在保持种子活力的前提下选择优化的干燥条件。 2．实验研究 u 用红外光谱仪测得蚕豆种皮在2．8-14m波段的吸收光谱，得知几个较大吸收峰所对应 的波长，由光谱吸收曲线，根据干燥温度范围和热电偶校和，确定其发射率为0．95。 9，温度可调。将单 利用风冷式黑体炉作为单粒种子的辐射加热源。黑体炉发射率为0．9 粒蚕豆种子嵌入保温块中间，一端贴近黑体炉腔口(如图l所示)进行加热。在种子的外表 面贴有热电偶。从开始加热至种子的外表面温度基本恒定，在此期间均可用热象仪测得种子 8o。)和外表面的温度场，用热电偶可测得种子的温升曲线， 受热面(瞬间翻转l 0072 作者单位 天津大学自动化与能源工程学院热能系 天津30 30) 本课题受国家自然科学基金重点项目资助(№597361 120 200l’收挟加i．机敞学术研讨会 09i 为有利1：重点探讨单颓种『．的传热特性，做r如卜儿点假没：1．在种子含水率低j：2 爿．Ⅱ受热温度不高的情况下，视为均质同胜。2．忽略种于几何形状的误差并按一维稳态导热 过程处理。3．忽略蒸发潜热且实验过程中视质扩散为常量。 图1．单