流动玉米床动态孔隙率的影响因素实验与仿真研究

《Foods》：Dynamic Porosity Characteristics of Corn Bed During Convective Drying: A Numerical and Experimental Study Based on EDEM–Fluent Coupled Simulation

　　

摘要

在谷物干燥过程中，孔隙率直接影响颗粒床的孔隙曲率、有效蒸发面积和通风阻力，是决定干燥速率、能耗和干燥均匀性的重要因素。现有关于流动玉米床孔隙率的研究相对有限，主要集中于静态堆积条件。因此，本研究设计了一套由变频风机、阀开度调节装置和差压传感器组成的空气对流测量系统。所选因素如下：含水率（13.03–33.37% 湿基）、风速（0.6–1.0 m/s）、玉米流速（0.04–0.06 m/s）和床层厚度（20–40 cm）。实验采用 Box–Behnken 设计进行，并将测量结果与 Ergun 方程的理论值以及 EDEM–Fluent 耦合仿真的结果进行了比较。动态孔隙率在 57.81% 至 63.30% 之间。随着含水率和堆积厚度的增加，孔隙率降低；随着玉米流速的增加，孔隙率升高；风速影响较小。响应面模型的 R² 值为 0.9600，测量值、模拟值和预测值之间的相对偏差不超过±1%。结论是，含水率、玉米流速和堆积厚度是影响动态孔隙率的主要因素。