實驗名稱：高壓放大器在豆?jié){通電加熱過程有限元解析與驗證中的應用

實驗目的：在通電加熱加工充填豆腐的過程中，豆?jié){內(nèi)部的溫度分布對豆腐質(zhì)構(gòu)均勻性有很大的影響。研究豆?jié){通電加熱過程中內(nèi)部溫度的分布及變化，有利于豆腐加熱凝固系統(tǒng)的研發(fā)。

實驗設備：熱電偶、電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機信號發(fā)生器、高壓放大器ATA-4012、電極、加熱槽、大豆、蒸餾水、葡萄糖酸內(nèi)酯等。

實驗過程：實驗裝置由通電加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，如圖所示：

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括:計算機、數(shù)據(jù)采集器、T 型熱電偶和電流傳感器。數(shù)據(jù)采集器可以連續(xù)檢測豆?jié){內(nèi)部的溫度并傳輸?shù)接嬎銠C中儲存。同時通電加熱實驗過程中的電流用數(shù)據(jù)采集器實時測量并存入計算機。

通電加熱實驗時,計算機控制信號發(fā)生器產(chǎn)生有效值2 V、頻率1 kHz的正弦波,產(chǎn)生的正弦波電信號通過高壓放大器放大,輸出有效值為50 V,頻率為1 kHz的電壓，作為通電加熱的電源。電源板之間的距離為50 Imm,加熱時的電場強度為10V/cm。實驗時,同時啟動通電加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣時間間隔10s) ,每一次實驗重復3次，取平均值。

實驗結(jié)果：

通電加熱過程中豆?jié){的電導率與溫度之間呈線性關(guān)系;升溫速率隨著溫度的增加而增加;豆?jié){內(nèi)部溫度分布比較均勻,靠近加熱槽壁的豆?jié){溫度較低,且隨著加熱時間從50s增加到300s,豆?jié){的最大溫差從3C增大到20. 2C。模擬結(jié)果和實驗結(jié)果之間的均方根誤差為1. 86%，利用有限元模擬很好地預測了通電加熱過程中豆?jié){內(nèi)部的溫度分布和變化。

實驗溫度和模擬溫度比較

ATA-4012高壓放大器最大輸出電壓160Vp-p（±80Vp），最大輸出電流2.82Ap，頻率DC-1MHz。

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審核編輯：符乾江