文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123160
热探针法测定核果类果实
导热系数的实验研究
赖艳华,孔德旻,吕明新,岳虹,赵琳妍,刘存芳
(山东大学能源与动力工程学院,山东济南 250061)
(Tel:**********, Email: ******@sdu.)
摘要为了进一步研究核果类果实在预处理过程中的内部传热传质特性,对其导热系数进行实验测定。本文建立了一套可测定质地较为均匀的固体或者液体导热系数的实验测试系统,通过测定热探针外加电压随时间的变化率,并利用多重线性回归拟合,最终得到待测物体的导热系数。利用水和乙醇纯物质的标定与检验,%。选取山东地区常见的寒露蜜桃作为核果类果实的代表品种,实验测得,-/(m·K),-/(m·K),同一果实中,果肉的导热系数低于果核。
关键词核果类果实;热探针;导热系数
0 前言
随着人均生活水平的提高,民众对新鲜果蔬的数量及品质上的需求都日益增加[1]。采后预处理技术是果蔬冷藏保鲜链的第一道工序,有数据表明,冷链中不经贮前预处理的果蔬,其流通损失率高达25~30%以上,而贮前处理后的果蔬损失率仅为5~10%左右,还可以大大提高果蔬的储藏时间[2]。核果类果实由于其自身的特点,在采后预处理的过程中,很容易引起内部果实降温不彻底或者产生冷害等,严重的影响了果实的贮藏时间与品质[3]。准确的测定果实各部分的导热系数,对研究果实在预处理过程中的内部传热问题,以及改进预处理的生产工艺与技术具有十分重要的意义。
早在18世纪中叶,学者们就开始了对固体导热系数的测定研究[4],热探针法由于其温升小,测量结果准确等优势,近年来在固体或者液体导热系数的测定中被广泛应用[5-7]。目前,果蔬特别是核果类果实导热系数测定的报道还比较少见,本文在不破坏果实整体结构的前提下,为核果类果实的果肉与果核的测定提供了新的实验方法,并为其传热过程的理论与实验研究奠定基础。
1 热探针法测定果实导热系数实验原理
热探针法是基于线热源瞬态模型,用一根长度为L,半径为r(L>>r)的金属探针代替细长金属线插入待测样品中,通过恒定功率加热探针内的铜丝,探针的温升跟热探针的外加加热功率、探针自身热容、探针和样品的接触热阻等物性相关,额定加热功率下,记录热探针温升随时间的变化规律,就能推导出样品的导热系数[8-9]。
热探针方法通常是基于下列假定:
(1)一维热传导问题,
(2)在测量流体热导率时,忽略表面对流的影响,
(3)忽略探针和待测样品之间的接触热阻。
基金项目:山东大学自主创新基金()
作者简介:赖艳华(1971—),女,副教授,主要从事可再生能源、制冷空调节能技术与强化传热传质的研究。
根据以上假设,经过众多学者的研究总结,最终建立无限大且各向同性一维径向瞬时传
热模型[10],探针中的加热丝(wire)的传热方程为:
(1)
其中,rwire——加热丝半径,m;
θwire——加热丝瞬时温度与初始温度的差值,K;
αwire——加热丝的热扩散率,m2/s;
t——加热时间,s。
探针套管(probe)的传热方程为:
(2)
其中,θprobe——加热丝外部