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油料压榨理论与试验研究

郑晓  
【摘要】:食用油脂是维持人类生存最基本物质之一,压榨法取油是植物油料加工最 主要的方法之一。对油料压榨过程中所表现出的各种力学行为进行研究具有重 要的理论意义和极大的工程应用价值。本文在现有油料压榨理论和试验研究成 果的基础上完成了如下新的研究工作: 1.研制了一种侧限排油可视化压渗试验装置,完成了油料出油压力、出油 应变试验工作。提出了一种出油压力、出油应变的测试方法。采用一种流体压 力传感器测试了油料的侧向压力。提出了出油率的经验模型。 2.进行了侧限压榨下油料的应力应变试验,针对工程实际应用,应用川北 方程,建立出油料压榨应力应变模型,探讨了运用BP神经网络预测油料应力应 变关系。建立了基于双曲线型应力应变模型的油料实际压缩比理论计算模型。 3.运用扫描电镜和图像分析仪测试分析了菜籽仁饼的微观结构,根据试验 测试的数据,采用回归分析方法建立了关于压榨压力的菜籽仁饼孔隙度经验公 式。 4.提出了压榨过程中的散体物料、半固态饱和物料以及滤饼物料三种物理 模型概念,通过油料压榨比的计算分析可有效辩识模型。提出了一种采用 H0pfield神经网络方法对理论压榨比模型中的压榨系数识别的方法。 5.研制了一种适合油料压榨的油料饼渗透率测试方法与测试装置。根据流 固耦合渗流理论,建立了可变形油料饼的一维渗流微分方程,给出了一维定常 耦合渗流问题的解析解。以菜籽和菜籽仁饼为例,在试验基础上,采用参数反 演方法,建立了关于有效应力的渗透率模型。 6.采用Doraivelu屈服准则,由侧限压榨试验结果构造菜籽和菜籽仁的塑 性本构方程,建立出菜籽和菜籽仁侧限压榨塑性模型。 7.以菜籽和菜籽仁油料为代表,在蠕变试验的基础上,采用模型理论与经 验模型相结合的方法建立了菜籽和菜籽仁非线性粘弹塑本构模型,并对模型参 数进行了反演识别。 8.针对渗流场与流变场耦合问题,提出了采用有限差分法和有限元法交替 求解渗流场和流变场的耦合数值计算方法。实例计算了菜籽和菜籽仁的压榨过 程中的位移,并与试验实测值进行了比较。对菜籽仁在压榨过程中的孔隙流体 压力分布与消散,有效应力分布与变化进行了数值模拟与预测。


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