果干烘干機溫控系統(tǒng)組成（原理）

本文所述的烘干機是用來烘干紫菜等產(chǎn)品，完成存儲意圖的裝置。采用箱式結(jié)構，以熱輻射加熱為主，采用對流熱風循環(huán)。烘干機采用1 個烘干箱，6 個溫區(qū)，每個溫區(qū)的丈量和控制原理完全相同。箱頂上部需設置一至二只尾氣排出管，在果干烘干機管內(nèi)還應有調(diào)節(jié)閥門。烘干過程中，烘干箱內(nèi)溫度的資料和控制規(guī)模為0-110℃，顯現(xiàn)精度為0.1℃，控制精度小于1℃。根據(jù)上述要求進行設計溫控系統(tǒng)，以滿意烘干機所有的溫度、精度。

本文設計的溫控系統(tǒng)硬件部分分為：單片機主控模塊、輸入輸出通道模塊、報警模塊等。硬件的整體結(jié)構示意圖。果干烘干機溫控系統(tǒng)由單片機為中心，與外部芯片擴展構成主控模塊。風道和隔板的龍骨框架為20mm×20mm的方管，板材為彩圖鋼板。烘干箱的溫度由溫度傳感器檢測后，通過單片機內(nèi)置的12 位A/D 轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。數(shù)字信號經(jīng)采樣、濾波、標度轉(zhuǎn)化后，一方面將烘干箱內(nèi)溫度由顯現(xiàn)器顯現(xiàn)，另一方面將該溫度值與設定值進行比較，取偏差值依照積分別離的PID 控制算法計算得輸出控制量?？刂戚敵隽客ㄟ^固態(tài)繼電器控制加熱管的加熱時間，從而調(diào)節(jié)溫度改變，使其趨向設定值，完成烘干機的溫度控制。

溫控系統(tǒng)設計（硬件）

果干烘干機電源電路

電源模塊是溫控系統(tǒng)重要的組成部分，為系統(tǒng)中各模塊供給穩(wěn)定牢靠的作業(yè)電壓，保證系統(tǒng)正常作業(yè)。本系統(tǒng)采用外部12V 直流電源供電，經(jīng)處理轉(zhuǎn)化成3.3V 為單片機供電。然后開機，此階段升溫要在4～6h內(nèi)溫度升高到45～48℃，當表皮變軟，溫度升高到50～55℃，不要在短時間內(nèi)把溫度升得太快，不然小棗會呈現(xiàn)糖化或炭化現(xiàn)象，嚴峻的會呈現(xiàn)棗果開裂，影響棗果質(zhì)量。果干烘干機設計分兩步，一：選用輸出電壓精度高，輸出電流大的模塊電源，將電壓從12V 轉(zhuǎn)化成5V；二：選用三端集成穩(wěn)壓器將電壓從5V 轉(zhuǎn)化成3.3V。

果干烘干機溫控方案規(guī)劃

PID 操控從發(fā)生并發(fā)展至今已有百年歷史，雖然現(xiàn)在各種先進控制算法層出不窮，但PID 操控扔未被篩選，源于其結(jié)構簡單、參數(shù)易于整定，并且具有較好的魯棒性，在操控技術領域依舊占據(jù)主導地位，廣泛的應用于工業(yè)生產(chǎn)中。

果干烘干機

PID 操控的中心是數(shù)學模型及其參數(shù)的設定，本文結(jié)合溫控箱的實踐生產(chǎn)過程，存在升溫文天然降溫的問題，規(guī)劃操控算法時，將其當作一個線性系統(tǒng)，選用一個慣性環(huán)節(jié)結(jié)合一個純滯后環(huán)節(jié)作為溫控箱的數(shù)學模型。

果干烘干機使用單片機規(guī)劃了紫菜烘干機的溫度操控系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行

可靠、成本低、維護便利、操作簡單等特色。突破了傳統(tǒng)加工易污染、效率低的問題，改進了一般溫控加熱滯后性、時變性的問題，完成了紫菜烘干的全過程監(jiān)控，具有操控精度高、自適應強的特色。水分從界面層向熱空氣蒸騰擴散的速率與界面層的濕度梯度成正比，水分從內(nèi)部物質(zhì)向界面層轉(zhuǎn)移的速率與界面層的濕度梯度成反比。后期研討可將其擴展為其它水產(chǎn)品以及農(nóng)產(chǎn)品的烘干操控系統(tǒng)，契合市場需求，完成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

研究了熱泵輔助太陽能烘干鮮棗設備的技能原理并進行了參數(shù)設計，斷定了9 塊空氣集熱器和12 匹熱泵。通過試驗得出鮮棗的干燥規(guī)律分為4 個階段: 預熱升溫階段、蒸騰階段、干燥完結(jié)階段和降溫排濕階段。

果干烘干機空氣能烘干機組匹配

1 000 kg 紅棗烘干房的熱負荷為18. 9 kW，本方案設計運用KFD-20II ( A) 空氣源熱風熱泵烘干機1臺，適用環(huán)境溫度－ 5 ～ 40 ℃。在規(guī)范工況下，該機型每臺可產(chǎn)熱量20 kW ＞ 18. 9kW，可滿足烘干需求。果干烘干機烘干實驗鮮棗烘制的工藝經(jīng)過實驗進行，把鮮棗烘干的過程大致分為4個階段:預熱升溫階段、蒸騰階段、干燥完成階段和降溫排濕階段。室內(nèi)機風量可根據(jù)烘烤工藝要求匹配設計果干烘干機選用變頻調(diào)速風機，并根據(jù)烘干要求及時調(diào)節(jié)風機風量，提高烘干質(zhì)量。

太陽能焦熱器設計與匹配

為了充分利用綠色環(huán)保動力，在烘干房的頂部安裝太陽能空氣集熱器作為輔助動力，然后削減電能的耗費。

天津的太陽能資源較為富足，屬于我國二等太陽能輻照地區(qū)，位于東徑117. 10°，北緯39. 06°，年照時數(shù)為2 600 ～ 2 800 h。對于鮮棗的干制實驗結(jié)果顯示，干燥時刻為18h，傳統(tǒng)天然干燥時刻為15d，遇上陰雨氣候還要延長。紅棗收成烘干時節(jié)為秋分( 9 月22、23 日) 后30 d 左右，從氣候數(shù)據(jù)庫可知此刻天津的日均勻輻照量及日均勻輻射時刻。

果干烘干機烘干室結(jié)構優(yōu)化

因為同一層鏈板式傳送帶上下隔板間的左右兩頭是無任何阻止的，而供熱爐提供的熱空氣將由烘干室底部由左右兩頭直接向上活動，由于左右兩頭的阻力小，大部分的熱空氣流會由左右兩頭向上活動，并沒有從傳送帶穿過，這樣的成果將導致烘干功率低下及能源浪費，本計劃對烘干機烘干室側(cè)壁增設擋風板，通過此方式來減少熱氣流直接向竄。在上述過程中，由相對濕度較低的熱風帶走了果蔬物料的水分而使其烘干。擋風板的方位設在距離底部第5層傳料板高的方位，與側(cè)箱壁成一定視點。

加擋風板的果干烘干機烘干室內(nèi)溫度場散布相對比較集中。通過對氣流速度與單位時刻失水率的分析，故干燥適合的氣流速度在１７～２２ｍ／ｓ。擋風板的增設阻擋了熱空氣向串，提高了烘干功率，縮短了烘干時刻。對比可以看出，增設擋風板的作用仍是比較明顯的，極大的消除了傳料板與側(cè)壁之間的空隙，有用的阻止了熱空氣向上的活動，使溫度散布相對更集中，因此該增設擋風板的計劃在理論上是可行的。

運用ANSYS Workbench的FLUENT對果干烘干機干燥室內(nèi)流場分布進行了模仿剖析，就對同一風速下不同風溫的溫度場的數(shù)值剖析成果進行了模仿。果干烘干機分級器內(nèi)孔直徑Ｄ?。保保啊保矗埃恚頃r，樣品Ｂ實驗的出籽率逐步增大接近至１００％，樣品Ａ實驗的出籽率幾乎為０。特別對烘干機干燥室內(nèi)溫度場散布非均勻性問題，指出了增加擋風板的優(yōu)化改進。再針對優(yōu)化計劃進行數(shù)值模仿，比較未優(yōu)化之前的成果，增設擋風板有利于烘干室內(nèi)溫度場的均勻性的改進。