薄层热风干燥过程含水率在线测量装置研制与试验

针对薄层热风干燥过程自动称量精度受温度波动、气流扰动及机械振动等因素影响的问题,该研究研制了薄层热风干燥装置及其控制系统,以实现干燥过程物料质量及含水率的自动获取、及时查看和数据存储.系统改进了传统称量结构,采用悬吊称量的方式,将称量传感器置于干燥装置外,与干燥环境相隔离以提高称量传感器使用寿命;采用变频器输出频率表征风速的方式,有效避免了热式风速传感器在变温环境中的测量误差;通过称量传感器温度-质量的归一化偏差校正方法及"停风-稳定-称量-恢复"准静态的自动称量流程,开展了温度波动、气流扰动误差特性及装置验证试验,保证了干燥过程中物料含水率的准确获取.试验表明:恒载标定时,采用温度-质量归一化偏差校正方法校正后的质量与恒载质量最大偏差值为0.368 g,与实测质量相比,平均绝对百分比误差降低了84.4％,测量不确定度降低了72.2％;采用停风检测方案后,实测质量与恒载质量的最大偏差值由37.1 g降至0.31 g;物料加载时,在干燥温度35、45及55℃条件下,以手动称量方式下获取的质量及含水率为标准值,自动称量方式下的质量绝对误差分别为0.337、0.415和0.472 g,含水率解析最大偏差分别为0.141％、0.304％和0.252％,均方根误差小于0.0065 g.系统称量量程为0～2000 g,干燥参数控制范围为进风风速0～5 m/s,干燥温度30～80℃,相对湿度10％～80％,含水率解析偏差不超过0.5％.该装置满足干燥过程中物料质量及含水率在线检测需要,能为农业物料干燥进程判断及产品质量保证提供自动化监控平台.