热泵干燥机数据采集系统的设计和试验研究
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我国果品蔬菜资源丰富,其干制加工正在迅速发展,综合效益日益显著。但是该类物料为含水量高又富含维生素的热敏性体,干燥时间长,干制品的品质难以保证。常规的热风循环干燥因为温度较高、能耗大,已经无法达到生产高品质果蔬干制品的要求。采用冷冻干燥虽然产品质量好,但是设备价格昂贵,生产成本过高。因此,我们采用热泵干燥法来对果蔬进行干制,可以达到品质较高,节省能源的效果。 虽然在国内,使用热泵干燥机来干燥木材、食品、农副产品等的例子不少,但是对于多数使用热泵干燥机进行干燥的厂家来说,他们对干燥现场的温度、湿度等参数的检测还是通过人工的方法来实现的。这样即浪费了大量的人力物力,又不能达到控制所需的精度,还不能完成实时监控的效果。所以,现阶段对热泵干燥工艺参数的自动检测和控制的研究是非常重要的。 本课题根据热泵干燥机的工作原理以及对干燥过程的研究,自行设计并组装了一套热泵干燥装置。该装置主要由以下几个部分组成:蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀、辅助加热器和干燥室。电气控制部分采用了西门子可编程控制器;在进风口、出风口以及干燥室内安置了多个温湿度和风速传感器;设计了干燥室内的干燥吊架,其上使用称重传感器来实时测量物料的重量。 由于在食品的干燥过程中,干燥介质(空气)的温度、湿度、风速对干燥物料的影响显著,所以我们要检测这几个因素的变化范围。作者根据试验所需,设计了热泵干燥机计算机数据采集系统。软件系统采用Visual C++6.0编写,主要面向了干燥生产的管理者和技术人员,它可以实时的采集干燥室内的温度、湿度、风速以及物料的重量,采集的数据可以用图像和数据列表两种方式显示。这样就起到了实时监控的作用。其次,在不同温度下对苹果进行多次干燥试验,根据试验测得的数据,对物料的干燥特性进行研究,可以绘制实时干燥曲线和干燥速率曲线等,分析含水率和时间的关系、干燥速率与时间的关系、温度对干燥过程的影响等等。 本课题实现了热泵干燥机工艺参数的实时数据采集,它可以准确、及时的反映水果的干燥过程特性;实时的干燥过程数据记录也可以为自动控制提供基础。
摘要 | 第7-8页 |
ABSTRACT | 第8页 |
第一章 绪论 | 第10-18页 |
1.1 热泵干燥机的基本原理 | 第10-12页 |
1.2 热泵干燥技术的国内外发展现状 | 第12-14页 |
1.2.1 热泵干燥技术的特点 | 第12-13页 |
1.2.2 热泵干燥技术的应用 | 第13-14页 |
1.2.3 热泵干燥机的类型 | 第14页 |
1.3 本文研究的目的和内容 | 第14-17页 |
1.3.1 课题来源 | 第14-15页 |
1.3.2 研究的目的和意义 | 第15-16页 |
1.3.3 研究内容 | 第16-17页 |
参考文献 | 第17-18页 |
第二章 数据采集系统简介 | 第18-27页 |
2.1 数据采集技术的发展和应用 | 第18-19页 |
2.2 一般数据采集系统具有的功能 | 第19页 |
2.3 数据采集系统的组成 | 第19-24页 |
2.3.1 数模转换器(DAC) | 第21页 |
2.3.2 模数转换器(ADC) | 第21-22页 |
2.3.3 其它的数据采集电路 | 第22-24页 |
2.3.3.1 模拟多路开关 | 第22-23页 |
2.3.3.2 测量放大器 | 第23页 |
2.3.3.3 采样保持电路 | 第23-24页 |
2.4 数据采集系统的发展 | 第24-26页 |
2.5 本章小结 | 第26页 |
参考文献 | 第26-27页 |
第三章 数据采集系统硬件设计 | 第27-34页 |
3.1 热泵干燥机的总体设计和组成 | 第27-29页 |
3.2 数据采集系统的总体方案设计 | 第29页 |
3.3 硬件组成及其特点 | 第29-33页 |
3.3.1 传感器 | 第29-31页 |
3.3.2 信号调理电路 | 第31页 |
3.3.3 数据采集卡及端子板 | 第31-32页 |
3.3.4 计算机 | 第32-33页 |
参考文献 | 第33-34页 |
第四章 数据采集系统的软件设计 | 第34-46页 |
3.1 软件平台开发简介 | 第34-35页 |
3.2 软件的程序设计 | 第35-44页 |
3.2.1 软件总体设计 | 第35-37页 |
3.2.2 初始化模块 | 第37页 |
3.2.3 参数设置模块 | 第37-38页 |
3.2.4 数据采集和实时监控模块 | 第38-41页 |
3.2.5 数据分析和存储模块 | 第41-43页 |
3.2.6 帮助模块 | 第43-44页 |
3.3 本章小结 | 第44-45页 |
参考文献 | 第45-46页 |
第五章 试验研究与数据分析 | 第46-60页 |
5.1 试验装置的设计 | 第46-50页 |
5.1.1 蒸发器和冷凝器的选择 | 第46页 |
5.1.2 传感器的位置选择 | 第46-47页 |
5.1.3 称重传感器放大电路的制作 | 第47-48页 |
5.1.4 温湿度、风速传感器的电路连接 | 第48-49页 |
5.1.5 热泵干燥机PLC控制部分 | 第49-50页 |
5.2 传感器的标定 | 第50-51页 |
5.3 试验结果分析 | 第51-58页 |
5.3.1 试验方法和预处理 | 第51-52页 |
5.3.2 计算公式 | 第52页 |
5.3.3 试验结果和数据分析 | 第52-58页 |
5.3.3.1 干燥过程的实时曲线 | 第52-53页 |
5.3.3.2 干燥曲线和干燥速率曲线 | 第53-58页 |
5.4 本章小结 | 第58-59页 |
参考文献 | 第59-60页 |
第六章 结论与建议 | 第60-62页 |
6.1 主要研究工作和结论 | 第60页 |
6.2 对今后工作的建议 | 第60-62页 |
附录 | 第62-64页 |
致谢 | 第64页 |
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