浅谈微波热风组合干燥设备的设计和应用

1.概述1.1 设计的目的和意义我国是世界上最大的粮食生产和消费国家，年总产粮食约5亿吨。

据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中的损失达15%，远远超过联合国粮农组织规定的5%的标准。

在这些损失中，每年因气候潮湿，湿粮食来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食高达5%，若按年产5亿吨粮食计算，相当于2500万吨粮食。

若每人每天食用1斤粮食，可供6。

8万人一年的用量，约合人民币250亿元。

吉林省是农业大省，粮食年产量约为225亿公斤，由于粮食含水量的问题，每年损失约占7%，约为15。

75亿公斤，折合人民币约为14亿元左右。

这些数字是惊人的，因此发展粮食干燥机械化技术，改变传统靠天吃饭的被动局面，使到手的粮食损失降低到最低点，从这一意义上说，粮食干燥的现代化比田间的农业机械化更为重要，也是粮食丰产、丰收的重要保障条件。

本毕业设计的目的是设计一个微波粮食烘干控制系统。

该系统是以89C51单片机为核心，利用单片机来控制电机旋转的圈数和磁控管的工作时间，从而将粮食的含水量控制在安全水之下。

1.2 国内外粮食烘干技术发展状况与趋势现在很多粮食大国对粮食都采用微波或红外烘干技术，使粮食的质量得到明显的提高，而加工成本却得到明显下降，如美国和加拿大采用的是大型全自动、人机界面的微波或红外烘干加工系统。

而国内现有的粮食谷物烘干处理方式都是热风式烘干（燃油或燃煤），用于粮库、农场、种籽，和饲料加工等企业。

由卸粮、提升、清理、检厅，烘前仓、烘后仓、热风炉（油炉、煤炉）、电器及控制等单元组成。

我国现有的粮食烘干设备存在以下问题：1、烘干时间过长，一般在2~3小时/吨2、热风炉需要燃煤或燃油，造成了能源的大量消耗，而且造成了大量的空气污染。

3、由于是燃煤或燃油，很容易造成粮食的烧焦或火灾，对粮食也不卫生。

4、烘干不均匀，很难将水量控制在安全水范围内，造成了粮食和饲料的大量损失。

5、整个工艺流程复杂，设备成本高，能耗大。

烘房热风循环设计方案及流程烘房热风循环设计方案及流程导语:烘房热风循环设计是工业生产中常见的一项技术。

通过利用热风循环，可以有效提高烘房的热风传递效率，加快产品的干燥速度，提高生产效率。

在本文中，我们将介绍烘房热风循环设计的方案及流程，并探讨其优势和应用范围。

一、烘房热风循环设计的基本原理烘房热风循环设计的基本原理是通过风机将热风吹入烘房内部，并采取适当的布置方式使热风能够均匀地分布于整个烘房空间。

这样可以更充分地利用热风的能量，提高热风的传递效率，从而加快产品的干燥速度。

二、烘房热风循环设计的方案及流程1. 确定烘房的尺寸和形状烘房的尺寸和形状是进行热风循环设计的基础参数。

在确定烘房尺寸和形状时，需要考虑产品的尺寸和产量，并结合实际生产需求进行综合评估。

一般来说，烘房的形状应尽量规整，以便更好地实现热风的均匀分布。

2. 设计合适的进风口和出风口进风口和出风口的设计对于热风循环设计起到至关重要的作用。

进风口应位于烘房的一侧，通常设在烘房的底部，并配备调节阀门以控制热风的流量。

出风口则应位于烘房的另一侧，通常设在烘房的顶部，以便将热风排出烘房。

3. 安装适当数量和位置的风机风机是热风循环设计中的重要组成部分，其数量和位置的选择直接影响到热风的循环效果。

在安装风机时，应根据烘房的尺寸和形状，以及产品的产量和干燥要求，合理确定风机的数量和位置。

一般来说，风机的数量应足够多，以保证热风能够在烘房内部形成循环流动。

4. 考虑热风的温度控制和调节热风的温度控制和调节是烘房热风循环设计中的一个重要环节。

通过合理控制进风口的阀门和风机的转速，可以调节热风的流量和温度，以满足不同产品干燥的要求。

还可以通过在烘房内部设置温度传感器和控制设备，实现对热风温度的实时监测和调节。

5. 安装适当的温度和湿度控制设备除了热风的控制和调节外，烘房热风循环设计中还需要考虑对温度和湿度的控制。

通过安装适当的温度和湿度控制设备，可以实现烘房内部温湿度的精确控制，从而更好地满足不同产品的干燥需求。

微波烘干设备微波烘干设备又称微波烘干机，它是一种用来烘干食品，药材，木材，建材，纸板等物料的微波机，与传统烘干设备相比，微波烘干设备的特点是：烘干速度快，效率高，环保节能，是响应低碳经济的新型设备。

它的工作原理是利用微波的穿透性加热提高物料的温度，使物料中的水分汽化蒸发，蒸发出来的水蒸汽由排湿系统排走而达到烘干物料的目的。

以下是关于微波详细资料。

微波的波长 微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。

微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。

微波作为一种电磁波也具有波粒二象性．微波量子的能量为1.99×10-25～1.99×10-22j。

微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。

对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。

对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。

而对金属类东西，则会反射微波。

穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。

微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。

选择性加热物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。

介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。

由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。

物质不同，产生的热效果也不同。

水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。

而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。

因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。

一种20kW圆环形微波干燥设备的设计摘要：本文介绍一种适用于农产品干燥的20kW圆环形微波干燥器的设计与实验，通过多组实验数据对比表明，该干燥设备在功率方面，采用功率组合技术，不仅降低了生产成本，而且使加热更加均匀，干燥效果好。

关键词：微波干燥试验Abstract: This paper introduces the design and experiment of a suitable for drying agricultural products 20kW circular microwave dryer, compared several groups of experimental data, the drying equipment in the power, the power combination technology, not only reduces the production cost, and the heating is more uniform, good drying effect。

Keywords: Microwave；drying；experiment；0 引言目前，尽管有关微波干燥工艺研究的报道较多，但因微波干燥设备是一项集微波学、机械学、材料学、热力学、PLC控制等多学科为一体的高新技术产品，是干燥过程中物质的物理变化、内外热质交换条件下水分迁移过程的深入研究基础上，发展起来的一项新技术、新工艺。

因此，现在生产微波干燥设备的企业还比较少，产品缺少系列化。

目前国内外已有多家高等院校和科研机构对微波干燥技术进行了研究，国内外一些公司也开发出了相应的微波干燥设备。

但是这些设备和工艺对于广大的农村来说，价格过于昂贵，耗电量大，且操作烦琐，不宜在农村推广。

又由于一些贵重的农产品，比如中药材，用传统的干燥方法干燥过程中，大量使用煤、木柴等燃料，不但造成了大气污染，而且废气中的粉尘颗粒对干燥物造成了二次污染，严重的影响了成品的质量。

微波干燥设备利用微波能量来加热和干燥物料。

微波是一种电磁波，它的频率范围通常在300 MHz到300 GHz之间，而微波干燥设备通常工作在2.45 GHz的频率上，因为这个频率在大多数国家被指定为工业、科研和医疗应用而不需要许可。

微波干燥的基本原理包括：1. 微波产生：微波是通过一个叫做磁控管的设备产生的。

磁控管通过电子在磁场和电场的共同作用下振荡来产生微波。

2. 微波辐射：产生的微波通过波导导向干燥腔体，并被均匀地辐射到待干燥的物料上。

3. 介质加热：微波的能量被物料中的水分子和其他极性分子吸收。

这些分子会因为微波场的作用而振动，并通过偶极旋转和离子传导机制产生热量。

换句话说，微波能量直接转换为物料内部的热能。

4. 内部蒸发：由于热量是在物料的整个体积中均匀产生的，水分子从内部加热并开始蒸发，这与传统的热传导方式不同，在传统方式中热量从物料外表面开始传入内部。

5. 蒸汽移除：随着水分子的蒸发，蒸汽会从物料中逸出，通常干燥腔体会有通风系统以帮助移除湿气和保持干燥效率。

微波干燥的优点包括：快速加热：由于是体积加热而非表面加热，微波干燥可以迅速将能量传递至物料内部，从而快速干燥。

节能高效：微波干燥相对于传统加热方式更加高效，因为它减少了热量在传递过程中的损失。

均匀干燥：理论上微波可以均匀加热整个物料，减少了传统干燥可能出现的过热或未干透的问题。

质量保持：由于加热过程快且温度相对较低，可以更好地保持物料的质量不被破坏。

然而，微波干燥设备也有其局限性，比如对于非极性物质或电磁波的穿透深度有限等问题，因此不是所有的干燥过程都适用微波干燥。

实际应用中需要根据待干燥物料的特性来选择合适的干燥技术。

热风微波联合干燥工艺的研究【摘要】对竹笋进行热风微波联合干燥的研究，应用热风与微波联合干燥两种方式做对比试验和色泽分析，试验结果表明粗片竹笋干制品质比细片竹笋好，粗片竹笋在70℃热风干燥150min为转折点，以20g/600W的装载量进行微波干燥的工艺最佳。

【关键字】竹笋；热风干燥；微波干燥；联合干燥热风干燥是一种使用热风干燥机械进行干燥的方法。

用热风炉加热空气，由风机将热风送入烘箱与鲜竹笋接触实现加热干燥。

此方法成本较低，处理量大，易于操作，可实现自动化，但有效成分损失较大，品质较差[1]。

微波干燥具有速度快、热效率高、加热均匀、无污染的优点，是近几年来发展很快的新技术。

在干燥过程中，微波透入物料内，与物料的极性分子互相作用而转化为热能，使干燥物料内各部分在同一瞬间获得热量而升温，因此，具有加热速度快、能量利用率高、干燥效率高等优点。

然而微波干燥温度高，在密闭空间中空气流通速度慢，而且干燥全部采用电能，能耗高，干燥成本较大[2]。

热风微波联合干燥技术是指根据物料的特性，将微波干燥和热风干燥两种方式优势互补，分阶段进行的一种复合干燥技术，其目的是缩短干燥时间、降低能耗、提高产品质量[3]。

竹笋是斑竹或百家竹春季生长的嫩笋，富含多种氨基酸、维生素、矿物质和大量的膳食纤维，味美质脆，具有清肠减肥、降血脂预防肠癌等功效，由于受环境污染少，是现代人追求的绿色食品。

一般竹笋的出笋期只有30~40天，采收期短而集中，特别容易老化，长期贮藏比较困难。

干燥精制的脱水笋片，能最大限度地保持其营养及色香味，延长货架期，满足人们对快节奏、方便食品的需求[4]。

因此，对竹笋进行了热风微波联合干燥的研究，试图寻求较佳的联合干燥工艺，降低能耗，缩短干燥时间，提高脱水笋片质量。

1.材料与方法1.1材料竹笋购于广西南宁市西乡塘菜市场, 选尖叶发黄、根部扁平、嫩度适中的毛竹笋。

1.2仪器6CW- 6E 型微波干燥设备、ZYD- 009型热风干燥机、CR-10 小型色差计、FA 1104上皿电子天平。

158 微波联合干燥方法的发展趋势及展望孙帅，崔政伟江南大学机械工程学院（无锡 214122）摘要微波联合干燥即微波干燥与其他干燥方法的联合应用。

例如微波热风干燥，微波真空干燥，微波冷冻干燥及微波喷动床干燥等。

随着人们对干燥产品的品质提出了更高要求，各种联合干燥方法应运而生。

微波联合干燥以其如下几方面的优点倍受研究者的青睐：大量缩短干燥时间，提高产品干燥质量，灵活生产出各种类型的干燥产品。

简要阐述了微波干燥的基本原理，概述了微波联合干燥在果蔬干燥方面的研究状况及不同联合干燥方法的特点及其试验设备，为缩小实验室研究和工业生产之间的差距提供参考。

关键词微波联合干燥；研究现状；设备Trends and Prospects in Microwave-combined Drying MethodSun Shuai, Cui Zheng-weiCollege of Mechanical Engineering, Jiang Nan University (Wuxi 214122)Abstract Microwave (MW)-combined drying namely the combined application of microwave drying and other drying methods, such as MW-combined air drying, MW-assisted vacuum drying, MW-assisted freeze-drying, MW-enhanced spouted bed drying. Increasing concerns over product quality and production costs had motivated the researchers to investigate and the industry to adopt combination drying technologies. The advantages of MW-combined drying included the following: shorten drying time, improved product quality, and fl exibility in producing a wide variety of dried products. Expound the principle of microwave drying briefl y, summarize the research status of MW-combined drying on fruits and vegetables, and present the properties together with the laboratory equipment of different MW-combined drying methods. It provided reference for future research and bridges the gap between laboratory research and industrial applications.Keywords MW-combined drying; research status; equipment随着时代的发展，科技的进步，多种干燥方法的综合应用成为了现代干燥技术的一种发展趋势[1]。

组合式干燥机工作原理
组合式干燥机是一种用于干燥物料的设备，其工作原理主要包括热风循环和间接加热两个方面。

热风循环是指通过循环风扇将热风循环送入干燥室内，与物料进行热交换。

首先，由引风机将环境空气吸入预热室，经过燃烧器燃烧后产生的热风被吹入干燥室。

在干燥室内，风扇将热风均匀地吹送到物料上方，物料在热风的作用下逐渐失去水分。

失去水分的湿空气由湿空气出口排出，经过处理后被排出室外，而热风经过回风室重新加热后再次送入干燥室。

间接加热是指通过热交换器将外部热源传递给干燥室内的物料。

外部热源可以是蒸汽、热水或热油等。

热源经过热交换器的加热作用，将热能传递给干燥室内的物料，使其逐渐失去水分。

失去水分的湿空气通过湿空气出口排出，而热源经过热交换器后继续加热物料。

综合以上两个工作原理，组合式干燥机能够高效地将物料中的水分蒸发并排出，从而达到干燥的目的。

在整个工作过程中，通过适当的控制系统，可以灵活地调节热风循环和间接加热的工作方式，以适应不同物料干燥的要求。

◎微波木材干燥设备能少变得种类繁多，功能齐全。

今天我们就具体讲述一种为迎合粉粒体状湿锯末干燥的烘干机——锯末烘干机的基本知识。

这种烘干机是采用螺旋输送机将要烘干的物料输送到干燥管内，通过高速热气流的输送和分散来使湿物料中的水分蒸发，从而达到烘干湿物料的过程。

工作原理：性能特点：1、采用闭式除湿干燥方式，无废气废热排放，无噪音污染，属高环保产品；减少了燃煤、燃材锅炉排烟污染;蒸汽锅炉属于压力容器，具有安全隐患。

2、采用热泵原理进行蒸汽冷凝热回收，无废热排放，节约运行费用(与燃木材蒸汽系统费用相当)；3、干燥温度可达75/85℃，充分满足木材干燥工艺要求，取代传统蒸汽锅炉干燥。

4、采用先进木材特种干燥控制仪，自动检测木材平均含水率，可按含水率及时间组合模式进行干燥，根据干燥不同时间段或含水率阶段设定不同干球温度及湿球温度程序曲线，干燥效果好，提高木材干燥出成率。

5、采用我公司专利技术回热循环热泵除湿方式(除湿效果大于普通热泵除湿干燥机30%以上)，在高温低湿条件下性能优越，缩短木材干燥周期。

6、根据木材种类可调整温度上升速率及湿度下降速率，可实现木材干燥过程中预热、中间处理、平衡处理及终了调湿处理过程(调湿可为水或蒸汽)。

7、干燥条件稳定、质量好:热泵干燥装置为封闭系统，干燥介质的温度、湿度自动控制，不受外界影响；干燥过程中，木材含水率可以控制，木材的各个部位都能实现均匀干燥;干燥终了时，木材的水分含量准确、稳定、均匀。

干燥木材的收缩率大大降低，木材表面质量好，不易出现表面硬化现象。

8、出材率高:经除湿干燥的木材较蒸汽干燥裂纹少，且没有出现碳化、皱缩等干燥缺陷，出材率高，可提高2％以上。

9、使用管理方便:热泵除湿干燥设备无需专职人工管理，全自动运行；燃煤蒸汽锅炉需专职司炉工，劳动强度大，管理费用高；蒸汽锅炉每年需要技术监督局年检、水质化验等。

10、设置多重安全保护功能：相序保护、缺相保护、过载保护、高压保护、低压保护保护等。

微波冷冻干燥技术与应用作者：牟婧婧来源：《现代食品》 2018年第24期摘要：冷冻干燥技术作为一种新型的加工技术，主要应用于高附加值的食品、生物制品等方面，但是由于冷冻干燥周期长、成本高、能耗大、生产力小，无法将该技术推广到普通食品的生产加工中。

因此，食品工业界急需一种新的技术来弥补甚至消除冷冻干燥技术的缺陷，既能在低温下极大地保留食品的营养成分及色香味，又能降低生产成本，缩短干燥时间，提高干燥速率。

因此，本文对微波冷冻干燥技术展开了研究与讨论，微波干燥技术具有升温速度快、整体加热、加热均匀等优点，将两种技术结合在一起，可克服各自原有的缺点，实现技术的优化，进而应用于更多食品的生产加工。

关键词：微波技术；冷冻；食品行业1 微波冷冻的原理冷冻干燥技术可以保持或极大程度避免破坏被干燥物料的生物活性、营养成分及原有性状，己在食品工业中广泛应用。

但是由于常规传热过程的传质传热速率低、能耗较大、干燥时间较长，从而限制了冷冻干燥技术的进一步推广[1-2]。

而微波加热的冷冻干燥技术克服了以上缺点，在冰点以下将含水物质进行冻结并在真空及共晶温度之下实行升华干燥，通过微波向冻结成固态的待干燥物料提供相应的升华潜热，进而去除含水物料中的水分。

微波电磁场中，由微波产生能量使物料成为体热源，且物料传热方向与蒸汽移动方向一致，是物料加热干燥中最理想的状态，所以微波加热干燥的效率要比常规加热干燥效率大。

微波通过对食品中各种成分的粒子的作用，使物料表面和内部同时加热，无高温热源，能够克服传统的加热方式中的热传导的缺陷。

因而利用微波作为冷冻干燥的热源可以提高干燥速率，减少干燥时间。

2 微波冷冻技术的优缺点2.1 优点分析微波冷冻干燥与传统的热传导和辐射传热的干燥方式相比具有加热效率大、干燥时间短、能量损耗少、易于控制和可改善待干燥产品的品质等优点，这些优点可以提高干燥效率，减少设备的占用空间，降低能量消耗，降低物料的表面温度，避免物料表面形成干硬膜等。

微波干燥设备原理你知道吗？微波干燥就像是给湿漉漉的东西来一场超级酷炫的魔法变身。

微波呢，它是一种电磁波，就像那种看不见摸不着但是超级有力量的小精灵在到处穿梭呢。

当我们把需要干燥的东西放到微波干燥设备里的时候呀，那些微波小精灵就开始它们的工作啦。

微波干燥设备里面有个产生微波的装置，这个装置就像是一个魔法发生器。

微波的频率是特定的，它能让被干燥的物料里面的水分子变得超级兴奋。

就好比你在一个超级嗨的派对上，水分子们听到了微波的音乐，就开始疯狂地跳舞。

水分子是极性分子哦，这啥意思呢？就像是它们天生自带小磁铁一样，有正负极。

微波的电场一来呀，这些水分子就跟着电场的节奏转圈圈，不停地变换方向。

这种转圈圈可不得了，会产生摩擦。

宝子们想啊，一直摩擦就会生热呀，就像咱们冬天搓手手取暖一样。

只不过这里是水分子自己在物料里面摩擦生热呢。

随着温度不断升高，水分就开始受不了啦。

它们就像一群调皮的小娃娃，开始从物料里跑出来。

这个过程就像是一场大逃亡，水分从物料的内部一直跑到表面，然后再跑到设备外面的空气中去。

你看，物料就一点点变干啦。

而且呀，微波干燥可不像有些传统干燥方法，它是从物料内部开始加热的。

这就好比是从里到外给物料做了一次彻底的干爽大改造。

再说说这个微波干燥设备对不同物料的态度吧。

它可聪明啦，不管是块状的、粉状的还是片状的物料，它都能应对自如。

比如说干燥一块大大的木头，微波能穿透到木头的内部，把里面的水分也给赶跑。

对于粉末状的东西呢，就像面粉之类的，微波也能均匀地让每个小颗粒里面的水分动起来。

而且啊，微波干燥速度还特别快。

就像一阵旋风，迅速地把水分带走，让物料很快就达到干燥的状态。

还有哦，微波干燥设备在干燥的过程中还挺“环保”的呢。

它不会像有些干燥方式那样产生很多废气或者其他污染物。

它就安安静静地在那里，用微波的力量把水分弄走，就像是一个安静又高效的小助手。

另外，微波干燥设备还能很好地保留物料的品质。

有些东西如果干燥方法不对，就会变味或者营养流失。

热风干燥脱水蔬菜控制系统的设计是一个涉及工程控制和食品加工领域的复杂课题。

以下是一个简要的设计思路，帮助你理解该系统的设计：热风干燥脱水蔬菜控制系统设计一、系统功能需求1. 温度控制：确保热风干燥的温度稳定在适宜的范围内。

2. 湿度控制：调节脱水蔬菜的湿度，保证干燥效果。

3. 风速控制：控制热风的流速，均匀地吹干蔬菜。

4. 运行时间控制：设定干燥时间，避免过度干燥或不足。

二、系统设计要点1.传感器安装：安装温湿度传感器、风速传感器等，实时监测环境参数。

2.控制器选择：选用可编程控制器（PLC）或微控制器，实现自动化控制。

3.执行器配置：配置加热器、湿度调节器、风机等执行器，实现控制功能。

4.人机界面：设计友好的操作界面，方便操作员监控和调整参数。

三、系统工作流程1.启动系统：设定目标温度、湿度和风速参数。

2.监测环境参数：通过传感器监测温湿度和风速。

3.控制执行器：根据监测数据，控制加热器、湿度调节器和风机等执行器。

4.实时调整：根据反馈信息，实时调整控制参数，保持系统稳定运行。

5.结束干燥：达到设定干燥时间或目标干燥效果后，停止系统运行。

四、安全考虑1.过载保护：设置过载保护装置，避免设备过热或超负荷运行。

2.漏电检测：安装漏电保护器，确保系统安全可靠。

3.紧急停止：设计紧急停止按钮，应对突发情况。

五、系统优化与改进1. 能效优化：采用节能设备和优化控制策略，提高能效。

2. 数据分析：利用数据采集与分析技术，优化干燥参数和程序。

3. 自动化升级：考虑系统自动化程度的提升，增加智能控制功能。

通过以上设计思路，可以建立一个稳定、高效的热风干燥脱水蔬菜控制系统，提高生产效率，确保产品质量，并满足食品加工的相关要求。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行详细设计和调试，确保系统运行正常并符合需求。