大曲发酵过程的曲房热湿传递数值模拟分析

来源 :四川轻化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhijie882008
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“曲乃酒之骨”,这是祖祖辈辈在酿酒实践总结中出来的。可以看出,大曲在酿酒行业中的重要性,其品质的好坏直接影响成品酒的风味和口感。研究大曲发酵时曲房内环境温度、湿度的变化规律与分布情况,对进一步实现大曲发酵过程中的智能化调控及提高大曲品质至关重要。本文以曲房内温湿度场为研究对象,通过实际测量、理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法对温度、湿度的分布特征进行探究,并探讨了温度场、湿度场对不同吹风方式、吹风速度的响应特性。主要研究内容如下:(1)实时检测现有曲房内环境温度、湿度和大曲的温度,采用干燥法检测发酵过程中大曲每天的水分数据,并建立分析不同参数的时间变化曲线。研究了不同季节曲房内不同空间点位温度、湿度的变化规律,并通过与大曲理化指标(酸度、糖化力)变化的关系的对比,寻找大曲理化指标含量变化与大曲温度、水分的变化关系,通过控制曲房环境参数,间接影响大曲发酵的温度与水分变化,实现大曲理化指标含量变化的有效控制。(2)分析曲房的热湿传递理论,包括多孔介质传热传质模型、对流传热传质模型以及固体导热模型。结合已采集到的各类环境参数,确立仿真分析的初始条件以及边界条件,利用fluent流体分析软件对温度场、湿度场进行仿真分析,得到不同空间点位温度、湿度的时间变化曲线以及截面温度、湿度分布云图。结果表明曲房内热湿传递具有耦合性,温度与湿度的分布规律相反,曲房上部空间温度呈中间高两侧低的状态,而湿度分布为中间低两侧高。与实测数据进行对比,验证了模型的正确性,并且通过仿真得到的温湿度场可反映其他非检测点的温度数据。(3)运用微循环送风系统,模拟调控大曲发酵过程中曲房的温度场、湿度场,研究风控参数的选择对大曲发酵过程的环境参数均匀性的实时调控,提高大曲品质的稳定性、一致性问题。本文以某时刻的不同点位大曲有较大温差的曲房环境参数为例,探讨微风条件下不同的吹风方式(全吹全回、半吹半回)以及吹风速度(0.7m/s、0.9m/s、1.1m/s、1.3m/s、1.5m/s)对曲房温度、湿度的均匀性的影响。通过理论计算,得出不同吹风条件下的风口孔板的各项参数。构建了湍流流动理论模型,并参考已经确立的曲房模型,建立仿真模型,利用fluent软件进行仿真分析,并将结果进行对比得出,全吹全回的吹风方式优于半吹半回。在送风量不变的情况下,随着风速的增加,曲房内温度、湿度达到均匀稳定状态的时间以及平均温度在逐渐降低,平均湿度在逐渐增加,但温度差与湿度差的值随着风速的上升呈现增大后降低再增大的变化趋势,当风速为1.3m/s时最小。最后得出结论:风速为1.3m/s、全吹全回的吹风条件下,曲房环境温度、湿度达到均匀的效果更好。(4)利用已搭建的智能化酒曲发酵实验室,以温度、湿度达到均匀的时间以及均匀效果为评价指标,进行了不同风速和吹风方式对温湿度均匀性影响的实验研究。实验结果与仿真结果有一定偏差,其中达到稳定的时间、温差、平均温度等数据均略高于仿真结果,产生的原因主要受实验环境与仿真环境存在一定的差异性,但实验结论与仿真结论基本一致,最后针对这些因素对仿真模型以及实验提出优化方案。
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