[发明专利]基于不同干燥阶段的农产品水分比获取方法、装置及设备

说明书

本发明涉及一种基于不同干燥阶段的农产品水分比获取方法、装置及设备，属于农产品干燥技术领域，该方法包括对目标农产品在不同预设干燥工况下分别进行干燥实验，获取实验数据；根据现有常见的干燥模型，对实验数据进行拟合，选出相对最合适的干燥模型；将拟合常数写成相关工况的函数表达式；对选用模型中水分比表达式进行求导处理以获得干燥动力学导数模型；根据四级四阶的经典Runge‑Kutta法中的4个斜率表达式，得到分段式干燥过程中的干燥速率；设置合适的时间步长，利用四级四阶的经典Runge‑Kutta法中的递推关系式得到各时间点对应的水分比。由于无需限制为恒定的干燥工况，无需计算工况转换点处的干燥时间及水分比，解决了难以计算工况改变的技术问题。

技术领域

本发明属于农产品干燥技术领域，具体涉及一种基于不同干燥阶段的农产品水分比获取方法、装置及设备。

背景技术

农产品的干燥工艺，是利用了干燥过程特性从而实现的干燥工艺，其与农产品的运输与保存息息相关。其中，干燥过程是指在外部驱动力的作用下使液态水从固体内部或表面脱离直至被干燥物料含水率达到较低水平的过程。因此，水分的变化是干燥过程的重要研究内容之一。干燥过程是重要的工业工艺过程之一，其能耗占比达到工业能耗的10-20％左右。其中，农产品干燥在干燥工艺中占有很大的比例，因此，对农产品干燥过程中水分变化进行研究以降低其能耗对于节能减排具有重要意义。

农产品的干燥过程可以归纳为多孔介质传热传质的复杂问题，由于农产品自身的结构复杂多变，难以构建确切的模型表征其几何结构，同时，目前还不存在统一且可以精确描述多孔介质传热传质的理论模型。因此，目前的主要研究思路是借助经验或半经验模型的方法，即将整个干燥腔当作“黑箱”处理，通过特定的输入(如温度、湿度、入口风速等)，再以实验的方法测量输出(如水分比)，获得不同农产品在不同工况下的干燥动力学曲线来研究干燥特性。

但是，通过上述方法得到的曲线，通常只适合特定农产品在单一工况下的干燥问题，在实际的生产实践过程中，由于温度、湿度、入口风速等工况都是时刻变化的，也就是分段式干燥过程。显然上述方法不再适合，不能满足实际的需求。

发明内容

为了至少解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于不同干燥阶段的农产品水分比获取方法、装置及设备，以实现对不同干燥阶段的农产品的水分比的快捷的获取。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，一种基于不同干燥阶段的农产品水分比获取方法，包括：

对目标农产品在不同预设干燥工况下分别进行干燥实验，获取实验数据；

基于干燥模型库，对所述实验数据进行拟合，确定最优干燥模型；

获取拟合常数与所述预设干燥工况的函数表达式，基于所述函数表达式与所述最优干燥模型，求解所述拟合常数与所述预设工况的目标函数表示式；

对所述最优干燥模型进行求导处理，基于所述目标函数表示式，所述拟合常数的数值获得干燥动力学导数模型；

根据四级四阶的经典Runge-Kutta法中的斜率表达式和所述干燥动力学导数模型，获取分段式干燥过程中的干燥速率；

基于预设时间步长和所述分段式干燥过程中的干燥速率，利用四级四阶的经典Runge-Kutta法中的递推关系式，获取各时间点对应的水分比。

可选的，所述干燥模型库中的干燥模型的表示式为：

MR＝A·exp(-B·t^C)+D   (1)；

其中，t为时间；A、B、C、D均为拟合常数。

可选的，所述获取拟合常数与所述预设干燥工况的函数表达式，包括：

确定所述预设干燥工况的变量参数，所述变量参数包括：热风温度和热风相对湿度；