一种多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法

本发明涉及红茶干燥优化方法，具体涉及一种多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法。

背景技术：

1、红茶是一种传统的茶叶品种，其制作过程中的干燥环节对于茶叶的品质和口感至关重要。然而，传统的红茶干燥方法存在能耗高、生产效率低、环境污染等问题，不但增加了生产成本，也对环境构成了潜在威胁。

2、为了更好地优化干燥系统性能，许多研究人员从能源的角度出发评价干燥系统，这单一的评估标准目的是提高整个干燥系统的能源效率，从而忽略了干燥系统的经济关系。而且，对于茶叶干燥系统而言，单一的评估标准难以实现全面评估，难以全面地进行性能评估和优化，干燥效率、品质和经济效益有待提高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，该红茶干燥系统性能优化方法将热力学的理论和经济理论相结合，在多角度为茶叶干燥体统提供评价并寻找改进方向提供理论支撑，以便全面地进行性能评估和优化，有利于提高干燥效率、品质和经济效益。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，包括以下步骤：

4、(1)选取红茶干燥系统以及设定红茶干燥工艺流程；

5、(2)根据红茶干燥工艺建立干燥动力学模型；

6、(3)基于概念和平衡方程建立红茶干燥系统的分析数学模型；

7、(4)基于经济学原理和系统经济性分析方法建立红茶干燥系统的经济分析数学模型；

8、(5)结合干燥动力学模型、分析数学模型和经济分析数学模型进行优化红茶干燥系统的干燥性能。

9、本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，所述红茶干燥系统包括燃烧室、鼓风机、干燥室、升降机和链板电机。

10、本发明的一个优选方案，在步骤(1)中，所述红茶干燥工艺流程包括初始干燥工序和再干燥工序。

11、本发明的一个优选方案，在步骤(2)中，所述干燥动力学模型包括：

12、

13、

14、式中，mcwb表示水分含量，mwet表示茶叶干燥前质量，md表示茶叶干燥后质量，dr表示干燥率，mcδt单位时间内含水量的差异，δt表示单位时间。

15、本发明的一个优选方案，在步骤(3)中，所述分析数学模型包括：

16、exsys,des＝exsys,in-exsys,out；

17、式中，exsys,des表示红茶干燥系统耗散的值，exsys,in表示红茶干燥系统输入的值，exsys,out表示红茶干燥系统输出的值。

18、进一步，红茶干燥系统中的工作模块的值，包括：

19、exsys,in＝exfan+exgas；

20、exfan＝pfan×t；

21、

22、

23、式中，exfan，exgas分别表示鼓风机耗散的机械和加热空气的值；pfan，t表示鼓风机的功率和运转时间；mg,a，cp,a分别表示空气质量流量和比热；t0，t1，t2分别表示环境温度、进口温度和出口温度。

24、本发明的一个优选方案，在步骤(4)中，所述经济分析数学模型包括：

25、

26、ci＝ciexi；

27、

28、式中，ci,in，ci,out分别表示红茶干燥系统的工作模块输入和输出的经济成本值；表示红茶干燥系统总体非能量投资成本率；ci表示红茶干燥系统的工作模块输入或输出的单位经济成本值；exi红茶干燥系统的工作模块输入或输出的单位值；分别表红茶干燥系统的投资成本率、税收成本率和设备维护成本率；n表示红茶干燥系统的年运行时间；zic表述红茶干燥系统的投资成本。

29、本发明的一个优选方案，在步骤(5)中，优化红茶干燥系统的干燥性能包括以下操作：

30、求解干燥动力学模型，获取茶叶干燥过程含水量和干燥率的变化；

31、求解分析数学模型，获取效率；

32、求解经济分析数学模型，获取经济因子；

33、依据求解结果，寻找优化方向，对红茶干燥系统进行优化。

34、进一步的，所述效率表达为：

35、

36、进一步的，所述经济因子表达为：

37、

38、式中，f表示红茶干燥系统的经济因子；zsys表示红茶干燥系统整体非能量投资成本，cr表示红茶干燥系统耗散单位经济成本值。

39、进一步的，寻找优化方向的操作原则为：

40、采取变温干燥措施，在茶叶含水量和系统干燥率较高阶段提高干燥温度，提高能源利用水平；

41、工作模块的效率越低，代表损失越高，优化顺序越靠前；

42、工作模块的经济因子越低，代表经济成本越高，优化顺序越靠前。

43、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

44、本发明的红茶干燥系统性能优化方法，通过建立干燥动力学、分析及经济分析等的数学模型，求解相关技术指标进行寻找红茶干燥系统的优化方向，实现了从概念和经济学角度出发，确定各个工作模块优化顺序，从而改善全系统的设备结构，提高能源效率，降低经济成本。

技术特征：

1.一种多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述红茶干燥系统包括燃烧室、鼓风机、干燥室、升降机和链板电机；

3.根据权利要求1所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述干燥动力学模型包括：

4.根据权利要求1所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述分析数学模型包括：

5.根据权利要求4所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，红茶干燥系统中的工作模块的值，包括：

6.根据权利要求1所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述经济分析数学模型包括：

7.根据权利要求1所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，在步骤(5)中，优化红茶干燥系统的干燥性能包括以下操作：

8.根据权利要求7所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，所述效率表达为：

9.根据权利要求7所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，所述经济因子表达为：

10.根据权利要求7所述的多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，其特征在于，寻找优化方向的操作为：

技术总结
本发明公开一种多角度多模型的红茶干燥系统性能优化方法，包括以下步骤：(1)选取红茶干燥系统以及设定红茶干燥工艺流程；(2)根据红茶干燥工艺建立干燥动力学模型；(3)基于概念和平衡方程建立红茶干燥系统的分析数学模型；(4)基于经济学原理和系统经济性分析方法建立红茶干燥系统的经济分析数学模型；(5)结合干燥动力学模型、分析数学模型和经济分析数学模型进行优化红茶干燥系统的干燥性能。该红茶干燥系统性能优化方法将热力学的理论和经济理论相结合，在多角度为茶叶干燥体统提供评价并寻找改进方向提供理论支撑，以便全面地进行性能评估和优化，有利于提高干燥效率、品质和经济效益。

技术研发人员：吴伟斌,李浩欣,曾治亨,韩重阳,陈天赐,罗青,曾锦彬,黄靖凯,吴维浩
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16