由于具有能耗低的特点,电晕放电效应被用于食品干燥。为提高电场干燥速率,本文设计了双面针结构电场干燥系统。采用数值计算,研究了电晕放电效应与网电极、针电极曲率半径等因素之间的相关性及最佳针网间距。以马铃薯为干燥材料,根据电晕放电机理,搭建双面针结构电场干燥实验系统,分析其干燥性能,为增加风量,对放电电极进行优化,进一步提高离子风速,提高干燥效率。首先利用Mxwell软件分析了电晕放电效应与网电极、针电极曲率半径等因素之间的相关性及最佳针网间距。在同一间距下,电压减小5kV,针网间距减小5mm。当电压增加到50kV时,电晕直径为13.1mm,在10mm针网间距时,系统已击穿,考虑到系统的稳定运行,此时电压应小于50kV,40k左右最佳,电压在10kV时,电晕直径较小,减小针网间距系统也容易击穿,所以电压应大于10kV。结合电压对电场强度的影响,针网间距在20mm为最佳。搭建单、双面针结构电场干燥实验系统,对干燥系统进行实验研究。结果表明,单面针结构电场干燥系统,马铃薯的干燥速率明显大于自然干燥,随着电压的增加马铃薯的干燥速率也随着增加,前10h电压为10,15,20 kV下的干燥速率分别是自然干燥的1.5,1.7,2.3倍。到20h时,20kV电压下,水分比由1降低至0.3。采用双面针结构前10h电压为10,15,20 kV下的干燥速率分别是自然干燥的2.0,2.5,2.7倍。当马铃薯在20kV高压电场干燥下,含水率下降到26%时,干燥速率开始低于自然的干燥速率。到20h时,20kV电压下,水分比由1降低至0.1。采用双面针结构电场来干燥比单面针结构干燥用时更少,20kV时用时仅需要10小时左右的干燥时间;采用双面针电场结构干燥主要是影响马铃薯干燥过程的恒速阶段,期间使水分扩散路径和阻力显著降低,从而提高干燥效率。计算单位能耗针-网结构靠近20kV最佳,双面针结构靠近16kV最佳。Midilli and Kucuk模型的可选择为最佳干燥数学模型。采用8个常用薄层干燥数学模型及3个统计参数对干燥数据进行拟合,比较得出Midilli and Kucuk模型最适合用于电场干燥下薄层马铃薯的水分变化规律。对放电电极结构进行改进,将针电极改为筒电极,能够增加流场的作用面积,筒电极可看成是多个针电极的组合,多点进行放电现象,从而与针电极相比提高离子风速,增加风量,增加环电极之后,增加电晕放电区的流场区域,使电场得到叠加,同样增加了作用范围,从而提高离子风速,使风量增加。计算得到针电极结构离子风速和风量都最小,筒-环电极结构离子风速和风量都最大,离子风速为1.810m/s,离子风量为2.621L/s,由针电极变为筒电极,离子风速增加0.232m/s,离子风量增加0.392L/s,增加环之后,离子风速增加0.310m/s,离子风量增加0.589L/s,说明增加环电极之后,对电场有激励作用。实验得到筒环结构的干燥效率最高,在前10h时干燥速率分别是针电极的1.7,针环电极的1.5,筒电极的1倍。