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设计利用压缩空气进行鲜杏无水清洗的喷嘴

 为了设计利用压缩空气进行鲜杏无水清洗的喷嘴,结合仿真和试验方法进行了四种不同喷嘴的研究。通过对喷嘴喷射气流的分析,确定了无水清洗的工作空间。在该空间内,利用CFD(计算流体动力学)仿真和压力测试对四种喷嘴气流特征对比,确定了最佳喷嘴。结果表明仿真速度和测试压力趋向一致。机器视觉技术被用于品谷四种喷嘴的清晰效果。结果显示柱锥形喷嘴为最佳最佳喷嘴,其平均无水清洗率达到99.07%。该研究表明了结合仿真和试验测试能够用于鲜无水清洗的试验和设计。

杏具有丰富的营养价值和药用价值,在世界广泛流行。中国新疆是世界重要的鲜杏种植地区,2015年种植面积超过125千公顷,出口量达到1.20百万吨。然而, 鲜杏表面很容易在收获期由于独特的干旱气候被尘土砂砾覆盖。因为水洗很容易损坏鲜杏蜡质层,通常情况下鲜杏一经采摘直接拿到市场上售卖。尘土严重影响了鲜杏的外部品质质量。鲜杏必须被清洗,目前普遍采用鲜果清晰方法为高压水洗。然而在使用高压水洗后鲜杏其薄薄的蜡质层极容易被破坏。蜡质层主要功用是抵制细菌侵袭和防止水分散失。由于水果品质在输送和贮藏过程中恶化,蜡质层的损坏通常导致大量经济损失。

为了避免这些缺点,针对水果和水彩的无水清洗方法逐渐被研究。Davies,Fahy和Rau说,一系列的无水清洗技术和装备使得清洗对水的依赖不断降低。Brogden发明了无水清洗装置用来清洗新鲜橘子。该装置依赖于一种结合特殊药剂的毛刷辊。并且,它使用高温干燥杀菌。Bichel同样设计了旋转式毛刷辊无水清洗机械。在离心力的作用下,表面的尘土和杂质被去除。因为鲜杏易受损伤,不适合使用以上两种方法。Huang提出了一种用于葡萄干无水清洗的方法,该方法基于高浓度二氧化碳和超声波处理,可同时实现清洗、杀菌和杀虫。但反应器需要先用过氧化氢清洗,且无水清洗条件要求处理次数超过三次,温度大于20℃,压强大于5.8MPa,超声波频率超过10kHz。如此严格的环境条件和较长的处理时间是的该方法不太适用于鲜杏的清晰。

喷嘴结果极大影响着无水清洗的效果。收口角度是喷嘴结构的重要参数。Hou和Hou发现喷嘴清洗效果与工作区气流区域参数相关。Erfan,Chitsaz和Ziabasharhagh研究了喷嘴的喷射特征。射流喷射通常分成三个阶段,分别为初始阶段、主体阶段和消散阶段。初始阶段通常用于破碎和切割,主体阶段主要用于清洗和除杂,因该阶段有较大的有效喷射宽度和更大的有效速度。消散阶段主要用于降温和除尘。在分析喷嘴结构和流体区域的过程中,数字仿真被广泛应用。Aravind,Reddy和Baserkoed模拟了不同工作条件和几何形状下对蒸汽喷嘴工作效果的影响,研究发现雾沫夹带比会随着过滤蒸汽温度和饱和温度的增加而降低。Cai和He使用CFD计算流体动里学对超音速蒸汽喷嘴进行了仿真模拟,研究表明夹带比会随着蒸汽过热度增加而增加。Peng和Song发现了四种双边喷嘴中,柱锥型喷嘴最适用于磨光。对比传统的设计方法,数字模拟优势众多,例如,低耗,快速和应用广泛。数字模拟技术广泛应用于结构和工作参数的确定。这些研究大部分针对工业设计工作,但是一些也用于水果的无水清洗技术。