基于水的热力学特性高压电场节能干燥机理研究

微能技术对生物物料进行脱水和干燥是目前研究的热点之一。前期研究发现高压电场下水分蒸发速度加快，提高了干燥效率，降低了能耗。本项目拟采用拉曼光谱和核磁共振技术研究不同高压电场条件下，水分子簇结构的变化规律，考察电场对水的热力学特性的影响，结合电化学、物理化学和生物物理学，揭示电场促进水分蒸发的作用机理。研究高压电场作用下水分移动规律以及节能效果，确定不同电场条件（电压、电流、电场强度、施加电压的方式、电极的形状、数量和分布等）对水分蒸发速率和能源消耗的影响，建立电场作用下的干燥模型和能源消耗模型；比较分析高压电场干燥和其他干燥方式（热风和微波）的干燥特性、能源消耗和干燥后物料品质，明确高压电场增强传热传质、提高干燥效率和节能的效果，为高压电场干燥产业化应用提供理论依据和技术支撑。

针对传统热风干燥能耗高和干燥品质等问题，本项目基于高压电场作用下水分蒸发速度增强，干燥效率提高，从而降低干燥能耗。采用了拉曼光谱技术研究不同高压电场条件下，水分子簇结构的变化规律，考察了不同电场条件（电压、电流、电场强度、施加电压的方式、电极的形状、数量和分布等）对水分蒸发速率和能源消耗的影响，明确了电场中离子数目、离子风风速的分布，确定了影响电场干燥速率和能源消耗的关键因素，揭示了电场促进水分蒸发的作用机理。研究了高压电场作用下水分移动规律以及节能效果，建立了电场作用下的干燥模型和能源消耗模型；比较分析了高压电场干燥和热风干燥的干燥特性、能源消耗和干燥后物料品质，明确了高压电场增强传热传质、提高干燥效率和节能的效果。此外，在研究过程中还发现，电解质溶液（NaCl溶液）在电场作用下，水的物理化学特性发生了变化，生成了具有一定功能特性(杀菌、乳化、氧化、还原等)的水溶液，并对去特性进行了探讨。研究结果为其产业利用提供了技术支撑。