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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