第 卷 第 期
2015
年
3
月
食 品 科 学 技 术 学 报
Journal of Food Science and Technology
Mar. 2015
doi:10. 3969 / j. issn. 2095鄄6002. 2015. 02. 013
文章编号
:
2095鄄6002(2015)02鄄0067鄄03
引用格式
:
孟春玲
,
刘广伟
,
梁韬
,
等
.
米饭导热系数测量方法的研究
[J].
食品科学技术学报
,2015,33(2):67 - 69.
MENG Chunling, LIU Guangwei, LIANG Tao, et al. Study on measuring method for conductivity coefficient of cooked rice
[J]. Journal of Food Science and Technology, 2015,33(2):67 - 69.
米饭导热系数测量方法的研究
孟春玲
,
摇
刘广伟
,
摇
梁
摇
韬
,
摇
赵秀华
,
摇
李
摇
彤
(
北京工商大学 材料与机械工程学院
,
北京
摇 100048
)
摘
摇
要
:
目前常规的导热系数测定仪无法测量米饭等湿物质的导热系数
,
利用数值模拟仿真软件
FLUENT
和自行设计搭建的试验平台
,
结合仿真分析和试验
,
提出了一种米饭导热系数的测量方
法
,
研究工作为自热食品的后续研究提供基础和理论依据
。
关键词
:
米饭
;
导热系数
;
测量方法
;
CFD
中图分类号
:
TS213
;
TS210郾 1摇 摇 摇 摇 摇
文献标志码
:
A
收稿日期
: 2015 01 15
作者简介
:
孟春玲
,
女
,
教授
,
硕士
,
主要从事机械设计及仿真研究
。
摇 摇
自热食品加热过程高度复杂
,
包括热传导
、
对流
换热及相变换热
[1]
,
同时也存在着流固耦合传热问题
。
为研究自热食品的传热过程
,
首先需要得到主食部分
较为准确的热物性参数
,
如导热系数
、
比热容等
。
目前常规的导热系数测定仪主要用于测试塑
料
、
橡胶
、
玻璃等各种固体材料的导热系数
,
同时借
助夹具还可以测量颗粒料
、
散料
、
软料等各种不良导
体的导热系数
[2 - 6]
。
因为自热食品中的主食部分是
由不同组份组成的湿物质
,
如米饭等
,
各组分具有不
同的理化性质
,
按不同比例配制的食品具有比较复
杂的热物性
;
同时由于自热食品中主食部分的含水
量
、
放置时间的长短等都会显著影响其导热系数
,
因
此现行办法很难准确测量自热食品中主食部分的导
热系数
。
本文通过对自热食品传热机理的研究
,
利用数
值模拟仿真软件
FLUENT
和自行设计搭建的试验平
台
,
结合仿真分析和试验
,
提出了一种能够测量米饭
导热系数的方法
,
研究工作为含水类物质导热系数
的测定提供了一种全新的
、
方便快捷的方法
,
为自热
食品的后续研究提供基础和理论依据
。
1摇
材料与方法
当物体内部有温度梯度存在时
,
就有热量从高
温处传递到低温处
,
这种现象被称为热传导
。
傅里
叶指出
,
在单位时间内通过单位面积的热量
,
正比于
物体内的温度梯度
,
即
:
d
Q
d
t
= -
姿
d
T
d
x
d
S
,
(1)
式
(1)
中
,
Q
表示热量
(W);
t
表示时间
( s);
T
表示
温度
(K);
x
表示法向上的长度
( m);
S
表示面积
(m
2
);
姿
是导热系数
(W·(m·K)
- 1
)。
故
d
Q
d
t
为传热速率
, d
T
d
x
是与面积
d
S
相垂直方向
上的温度梯度
,“ - 冶
号表示热量由高温区传向低温
区
,
姿
是导热系数
[7]
。
导热系数是表征物体传热性质的物理量
,
本文
以米饭为例探究湿物质导热系数的测量方法
。
1郾 1摇
试验材料
自加热米饭
(
煮熟含水的真空包装
)。
1郾 2摇
试验仪器
TWC-2A
型多路温度测试仪
1
台
、
电脑
1
台
、
TWC_Serial
测温软件
1
套
、
热电偶多支
、
导热系数测
量筒
1
件
、
加热带
(25 W / m)
若干
、CFD
商业软件
FLUENT。
导热系数测量筒是自己设计加工完成的
,
主要
由
3
部分组成
,
包括上端盖
、
下端盖
、
导热桶
,
其中上端
盖与下端盖加工所用材料为导热性能较差的硅橡胶
,
76
