微波干燥机毕业设计开题报告

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告
院系：农业工程学院 课题名称 学生姓名 指导教师 王雷 董铁有 2015 年 4 月 小型自走式无泄漏微波干燥机的设计研究 专业班级 职称 农自 111 教授 课题类型 课题来源 设计 应用研究 日
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一、设计（或研究）的依据与意义
微波干燥的基本原理 微波是一种波长极短的电磁波。微波的频率范围从 300MHZ 到 300KMHZ，即波长从 1 毫米到 1 米的范围。微波干燥实质上是一种微波 介质加热干燥。 微波加热干燥的基本原理是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子 相互作用，被吸收而产生热效应，把微波能量直接转换为介质热能，微波被物体 吸收后，物体自生发热，加热从物体内部、外部同时开始，能做到里外同时加热， 不同的物质吸收微波的能力不同，其加热效果也各不相同，这主要取决于物质的 介质损耗。水是吸收微波很强烈的物质，一般含有水分的物质都能用微波来进行 加热，快速均匀，达到很好效果。 微波干燥的特点 微波干燥不仅适用于含水物质，也适用于许多有机溶剂、 无机盐类药物的加热干燥。特别对于一些易爆、易燃及温度控制不好易分解的化 工产品的干燥，采用微波干燥较为安全。 1、干燥速度快。常规方法如:蒸汽干燥、电热干燥、热风干燥等，由 10% 含水量脱至 1%以下需十几个小时， 采用微波干燥仅需十几分钟； 由 5%含水量脱至 1%以下常规方法需六至七小时，采用微波干燥仅需几分钟；由 30%-20%含水量脱 至 1%以下，常规方法需二十几小时，采用微波干燥仅用二十分钟左右。常规热力 干燥往往在环境及设备上存在热损失，室内环境温度高。而微波是直接对物料进 行作用， 因而没有额外的热能耗损,微波干燥处理均无以上现象。 设备能即开即用, 没有常规热力干燥的热惯性,操作灵活方便,微波功率可调,传输速度从零开始连 续可调,便于操作。 2、 保持物料原色， 干燥均匀， 产品质量好。 由于微波干燥不需要热传导， 物料自身发热，干燥速度快，接触物料的温度大大低于常规方法，不会造成物料 裂变现象。 3、流水线作业，操作环境好。与常规方法相比，微波设备不需要锅炉、 复杂的管道系统，煤场和运输车辆，只要具备水，电基本条件即可。 4、选择性加热干燥。微波加热干燥与物料的性质有密切的关系，介电常 数高的介质很容易用微波来加热干燥。 5、热效率高。由于热量直接来自干燥物内部，因此热量损耗极少。 6、反应灵敏。采用微波干燥在开车 5min 后即可正常运转。 可节电 30％-50％。改善劳动条件，节省占地面积.设备的工作环境低、噪音 小，极大地改善了劳动条件，整套微波设备的操作只需 2-3 人。微波干燥设备可 以与上料机、出料输送机、振动筛、包装机等设备连接，组成一条流水生产线， 这样大大提高了劳动生产力，车间里没有粉尘飞扬状况发生，符合国家 GMP 生产
二、国内外同类设计（或同类研究）的概况综述
早在上世纪 80 年代，美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技 术， 主要集中在美国的威斯康辛大学、 加利福尼亚大学， 加拿大的 BritisC0lumbia 大学，德国的 Ka.rlsruhe 大学，英国的 Queen.University，希腊的国立科技大 学，法国的 Albi 研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真 空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉，萝卜片，果 胶，土豆，浆果等)的微波真空干燥操作等。 微波干燥起源于 40 年代，到 60 年代国外才大量应用。由于微波干燥的独特 优点使得其发展很快。国外已在轻工业、食品工业、化学工业、农业和农产品加 工等方面得到应用。由于微波对水有选择加热的特点，所以粮食、油料作物、茶 叶、蚕茧、木材、纸张以及烟草等含水物质均可以用微波进行干燥。70 年代以来， 国外微波干燥的应用还在扩大。 具体为在食品工业中， 微波能的应用始于 20 世纪 60 年代初。美国儿家公司分别研制成了波导微波加热器、隧道式微波加热器，以 后又发展了微波与热空气或饱和蒸汽相结合设备。如美国的 Cambell 公司，从 70 年代中期就开始致力于微波食品的开发， 并于 1986 年成立了很有影响的 Cambell 微波研究所（CMI） 。 瑞典采用 2450 兆赫 30 千瓦的微波装置生产肉馅饼。 意大利研制的一种生面 条杀菌防霉机，应用 2450 兆赫 120 千瓦微波发生器，每小时处理 500 千克，保温 5～6 分钟，其口感及味道均好。法国国际微波公司设计了微波真空干燥莲蓉橘粉 的装置。 1976 年根据日本东芝公司统计，该公司生产用于糕点、米面等食品杀菌的微 波功率容量已占其工业微波总容量的 34%。日本报道了一种微波膨化干燥蛋黄粉 的实例。瑞典、德国、丹麦等国早已把微波杀菌用于包装切片面包的工业化生产。 美国采用微波技术最多的是应用于“回温”解冻肉类、鱼类、海产品等。 日本的微波食品大约可分为四大类，即加水调理、高温杀菌、冷冻和冷藏食 品。加水调理的食品主要有鸡粥和糕点类等；高温杀菌的微波食品主要有汤类、 糊类和米饭类（如红小豆米饭） ；冷冻食品主要有冷冻米饭、炖牛肉、带调料面条 和比萨饼等。 而我国微波干燥技术应用始于 70 年代初期， 到目前已应用于轻工、 化工及农 产品加工等方面，是一项很有发展前途的技术。同时经过 30 余年的发展，我国 在微波加热设备方面已经完全能够国产化，磁控管的寿命和质量大大提高，整机 生产技术已经过关，并能向国外出口，相对来说，微波干燥的研究要滞后一些， 为此，这方面还有大量的工作要做，只有加快研究和开发的步伐，才能使微波能 的应用取得更大的经济和社会效益。 国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国 农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津 轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京 三乐微波技术有限公司等。江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合 干燥试验。试验结果表明：微波真空联合干燥缩短干燥时问 48％，提高了营养成 分和叶绿素的保存率，改善了干燥品质。大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微 波-真空-联合干燥，试验研究了微波功率、真空度，微波炉启闭比、预处理盐水 浓度和扇贝大小对干燥效果的影响，建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。
四、设计（或研究）方法（方案）
（1） 通过了解目前微波干燥技术的主要优缺点与应用场合， 并结合其主要技术 指标和所需技术，对此系统的组成部件进行构思，对系统的设计方案进行总体规 划，确定研究的方向。 （2）将整个系统按照不同功能细分为测量部分、控制部分，显示部分，调节部 分，记录部分等，完成每个部分的设计方案，对所需器件进行选型并完成相应程 序的编写。 （3）完成对各个部分设计的连接工作，对整个系统进行测试，通过测试结果来 修改系统中不足或有错误的地方，对编写的程序进行验证
三、课题设计（或研究）的内容
1、设计内容 1.了解国内外微波干燥机技术的发展水平和趋势，本课题的研究目的和意义。 2．确定小型自走式无泄漏微波干燥机的设计性能指标和总体设计方案。 3． 确定小型自走式无泄漏微波干燥机的结构参数， 绘制 1~2 个部装图和若干零 件图，设计绘制自流式无泄漏微波干燥机总装图。 4． 对小型自走式无泄漏微波干燥机进行必要的理论分析和计算， 并对主要工作 部件进行结构校核。 2、实现功能 1．计研究适合于烘干农副产品、工业和医药业原料及物料的微波烘干设备； 2．功率在 20 千瓦左右卧式微波烘干设备； 3．载荷率≥30m3/m2； 4．功率密度≥60KW/m2； 5．能量效率≥0.95 公斤水/KW.h。
[1]．潘永康，王喜忠，刘相东. 现代干燥技术. 北京：化学工业出版社，2007 年 5 月，508-547 [2]．徐树来，郑先哲. 食品微波加工技术. 北京：中国轻工业出版社，2008 年 8 月， 31-56 [3]．金国淼. 干燥设备. 北京：化学工业出版社，2002 年 8 月， 1-67 [4]．于才渊，王宝和，王喜忠. 干燥装置设计手册. 北京：化学工业出版社，2005 年 5 月，1-43 [5]．张慜，王剑平等. 食品工业化干燥. 北京：中国轻工业出版社，2003 年 4 月， 134-155
指导教师意见
指导教师签字： 系意见
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系主任签字：
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五、实施计划
1、第 5-6 周， 查阅文献咨询老师且完成开题报告 ； 2、第 7-8 周， 准备实验材料，制定设计方案且完成实验 ； 3、第 9 周， 中期检查 ； 4、第 10-15 周， 翻译一篇英语文献且完成图纸和设计说明书的撰写和修改 5、第 16-17 周， 准备并进行答辩 。
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六、参考文献