基于两级干燥工艺的玉米果穗太阳能集热通风干燥系统设计

利用中国西北充沛的光热及干燥空气资源,考虑节约热风的能源消耗等因素,设计了一套适用于玉米果穗和籽粒分两级干燥工艺的太阳能集热通风干燥系统,系统安装了可自卸平置式物料床,方便玉米果穗的干燥与卸载;控制系统可根据干燥仓内温度的变化实现对通风干燥系统的自动控制。试验表明,此系统可在短时间内将玉米果穗干燥,利用该太阳能集热通风干燥系统进行玉米果穗的两级干燥,干燥时间较一次干燥工艺缩短了18 h,平均降水速率每小时比玉米果穗一次干燥提高60.8%。该系统设计为我国育种干燥工艺及其相应设备的研究提供了参考。     

含水率对玉米果穗抗压特性的影响

为研究玉米果穗的抗压特性及破裂机理,探索含水率对玉米果穗抗压特性的影响,该文先分析了玉米果穗的生物特性,然后选取2个品种的玉米果穗,含水率处理至5个标准,在电子万能试验机上进行了静态压缩试验。试验结果表明:玉米芯含水率对玉米果穗抗压特性有极大影响,含水率低于13%时,随着含水率的降低果穗抗压能力小幅度增强;含水率在13%~25%内,随着含水率的增加果穗抗压能力增强;含水率高于25%后抗压能力急剧减弱;含水率为25%时玉米果穗抗压能力最强;玉米果穗的破裂是由内向外逐步破裂的过程,在受压过程中,芯髓最先破裂,随后木质环形体破裂,木质环形体是玉米果穗抗压的主要部位;玉米果穗在受压过程中存在籽粒脱落的现象,对玉米果穗施加的载荷值低于610 N不仅可以防止果穗断裂而且有利于脱粒。该研究结果可为玉米不断芯脱粒的进一步研究提供参考。     

采用太阳能集热器干燥玉米的研究

介绍了采用太阳能集热器干燥玉米的机理与实验装置的设计。在不同季节，采用太阳能集热器对玉米干燥过程进行了试验，测出了采用太阳能集热器干燥玉米的特性曲线，并对干燥曲线进行了分析与讨论；实验得出，采用太阳能集热器干燥玉米能满足玉米干燥的工艺要求，从而为大规模利用太阳能干燥玉米示范性工程的建设提供了科学依据。     

气体射流冲击干燥含水率在线监控系统设计

针对气体射流冲击干燥过程中自动称量受风速、设备运行振动、干燥温度等因素影响的问题,设计了新型干燥设备监控系统,实现了干燥过程中物料质量及含水率的自动获取、即时查看及数据显示和存储。系统通过"停机-稳定-称量-启动"自动称量流程及分温度段分载荷区间线性化校准等方案,有效保证了自动称量精度,通过将从机控制器的运行状态纳入到系统运行逻辑判断中,保证了系统长期运行的可靠性和安全性。系统称量量程0~2 000 g,最小分度值1 g。试验表明:自动称量系统相对误差小于0.7%,含水率(湿基)分析误差在±0.9%范围内,满足了干燥过程中在线物料质量及含水率监测需要。该系统为多种物料的干燥进程判断及产品质量保证提供了自动化监控平台。     

不同干燥方式下黄牛肉水分分布迁移规律研究

为探索不同干燥方式对宁夏泾源黄牛肉水分分布特性及迁移规律的影响,本试验采用低场核磁共振技术(LF-NMR)结合干燥曲线,对中红外联合电加热(MICEH)、中红外(MI)、低温真空(LTV)3种干燥方式进行对比研究。结果表明,相同加热功率下泾源黄牛肉湿基含水率由72%降至20%以下所需时间分别为330、420和450 min,平均干燥速率分别为0.417 9、0.330 8和0.309 9 g·g^-1·h^-1;牛肉湿基含水率达到35%左右时,结合水峰积分面积A₂₁明显降低,湿基含水率达到25%时,结合水的信号消失,不易流动水的波峰明显左移;不同干燥方式下,牛肉湿基含水率与核磁共振峰积分面积总和均呈显著的线性关系(P<0.05),其中MICEH干燥的线性回归方程为y=16 913x-1 102.3(R²=0.985 2);MICEH干燥前期水分下降较快,而后期水分扩散速率低于MI及LTV干燥(P<0.05),但在相近含水状态下MICEH干燥的氢质子密度分布相对均匀,牛肉干燥品质较高。本研究结果为MICEH在牛肉干燥生产上的应用提供了试验依据,也为MICEH干燥技术的改进提供了理论参考。     

超声预处理对半干型荔枝干干燥时间的影响

为探讨半干型荔枝干在干燥前用超声波预处理对其干燥时间的影响,在单因素试验获得效果的基础上,进一步利用响应曲面分析法对超声波预处理条件进行优化,建立了数学回归模型;并对相关机理进行了初步探讨。结果表明：干燥前的超声波预处理能够缩短其干燥时间;预处理的优化条件为：超声频率40 kHz,超声时间32.6 min,超声功率 354 W;在优化条件下预处理后,荔枝干燥至其果肉湿基含水率约为32%时的预测干燥时间为15.65 h,而未处理荔枝所用时间需26.80 h;验证试验实测时间为15.93 h,表明数学回归模型所得的预测值与实测值有较好的一致性;电镜扫描结果表明超声预处理对荔枝内外果皮结构有明显影响,此结果可较好地解释超声预处理能够缩短荔枝干燥时间的机理。     

高湿稻谷节能干燥工艺系统设计与试验

为了降低高湿稻谷干燥耗能、提高干燥系统作业效率,基于高湿稻谷干燥特性和干燥传递理论,绘制出了高湿稻谷贮存干燥仓内通风去湿降温过程状态参数变化图,设计出了高湿稻谷贮存干燥仓,能够利用常温自然空气实现高湿稻谷干燥和有效回收干燥系统的烟气余热。应用结果显示,在风量谷物比为149 m3/(h·t)时,每间隔1 h,通风2 h,累计贮藏干燥18 h,可使初始含水率31.3%的稻谷平均含水率降低11.36%,回收烟气废热55.3%。针对南方高温高湿的气候特点,设计出了5HNH-15型稻谷逆流热风干燥机和节能干燥工艺系统。试验结果表明,系统的单位耗热量为2 939 kJ/kg,与国标≤7 400 kJ/kg相比,最高节能可达60%。该文指出了实现高湿稻谷优质、高效节能干燥,合理的工艺系统设计应以客观能势的利用为主,人为提供主观热能消耗为辅。研究结果为粮食干燥设计指明了高效节能途径,为大型粮食集中干燥工艺系统设计提供了参考。     

腐殖酸肥料射频真空干燥特性

为研究腐殖酸肥料射频真空干燥特性及品质,该研究探讨了不同极板间距（160、165 mm）、不同初始湿基含水率（10%、15%、20%）下腐殖酸肥料的升温速率和加热均匀性,在此基础上进行射频真空干燥试验,并以热风干燥试验为对照,采用Weibull函数拟合腐殖酸肥料射频真空干燥特性曲线,对比射频真空干燥与热风干燥对腐殖酸肥料颜色、总氮、总磷、总钾及有机质的影响。结果表明：真空度为0.085 MPa,极板间距为160 mm、初始湿基含水率为15%时,干燥速率和升温速率较快,加热均匀性较好;升温曲线在53 ℃出现拐点,53 ℃前升温较快,53 ℃后升温较慢;除含水率为20%的物料外,极板间距对加热均匀性影响不显著（P > 0.05）,但初始湿基含水率对其有显著影响（P<0.05）;射频真空干燥所需时间较热风干燥缩短约208 min,射频真空干燥可显著提高干燥速率（P<0.05）;Weibull函数能较好的拟合腐殖酸肥料射频真空干燥过程,尺度参数和形状参数随极板间距的减小而减小,随初始湿基含水率的增加呈先减小后增大的趋势;水分有效扩散系数,随极板间距的减小而增大,随初始湿基含水率的增加,呈先增大后减小的趋势;极板间距与初始湿基含水率总体上对腐殖酸肥料的色泽高度L*、红绿值a*、蓝黄值b*、总氮、总磷、总钾、有机质无显著影响（P>0.05）;65 ℃热风干燥后样品的色差值显著高于射频真空干燥（P<0.05）,总氮和有机质含量显著低于射频真空干燥（P<0.05）。在设置的试验条件下,腐殖酸肥料的较佳干燥参数为真空度0.085 MPa、极板间距160 mm、初始湿基含水率15%。研究结果可为腐殖酸肥料射频真空干燥应用提供参考。     

不同前处理对饲料玉米比热的影响

为了明确以玉米为原料的配方饲料在调质、膨化、冷却过程中传热传质的基本特性,该文利用差示量热扫描仪(differential scanning calorimeter,DSC)测比热的方法,研究了自然干燥条件下,不同的烘干温度(45～105℃)、含水率(12%～16%,湿基计)、粉碎粒度(0.2～0.6mm)等前处理因素对玉米比热的影响。采用3因素5水平2次正交旋转设计,通过回归分析和响应面分析,建立了玉米比热基于烘干温度、含水率(湿基计)、粉碎粒度的数学模型。研究结果表明:所得回归方程拟合情况良好,当烘干温度为45℃、含水率为12%(湿基计)、粉碎粒度为0.6mm时,玉米的比热值最小为2051J/(kg·K)。此模型的建立可为不同处理条件下玉米比热值的直接获得提供理论方法与依据,为不同配方饲料的湿热加工特性研究提供参考。     

基于太阳能的柑桔园自动灌溉与土壤含水率监测系统研制

为实现柑桔园的节水节能自动灌溉与土壤含水率的监测,以太阳能为主要能源,用土壤水分传感器实时监测土壤含水率,利用CAN(controller area network)总线与GSM(global system for mobile communications)网络实现土壤含水率的远程监测。利用太阳能电池对锂电池充电,采用双锂电池结构,提高了系统供电稳定性,且将充电与放电过程完全分离,延长了锂电池寿命。土壤水分传感器每12h测量一次土壤含水率,当其低于设定的阈值时,自动打开电磁阀进行灌溉,当高于设定值时停止灌溉。在666.7m2内的土壤含水率数据利用CAN总线传输至主节点,各主节点通过短消息将数据发送至终端计算机。将桔园土壤含水率低于10%,高于20%作为系统开始自动灌溉和停止灌溉指标,且传感器距滴管外50mm时,则水分输运到柑桔根系集中区域所需滴灌时间约为6.7h。试验表明,系统运行稳定可靠,能实现柑桔园区的自动灌溉与土壤含水率的自动监测,对实现节水节能灌溉有较大的现实意义。     

热风和真空干燥玉米的品质评价与指标筛选

为了能对热风和真空干燥后玉米的品质作出合理的评价,对在2种干燥方式和强度下处理的玉米样品物理、生理生化指标进行测定与分析,利用主成分分析法,对干燥后玉米的品质评价指标进行筛选。结果表明,对热风干燥,在温度低于60℃、干燥速率小于4.21%/h时,玉米裂纹率低于35%;当温度高于75℃、干燥速率大于4.65%/h时,玉米电导率急剧升高,丙二醛（MDA）含量、脂肪酸值增加,过氧化物酶（POD）活力下降;玉米初始含水率越高,品质指标受干燥强度的影响越大;而对于真空干燥,当温度低于75℃、干燥速率小于5.56%/h时,玉米裂纹率小于35%,温度高于75℃、干燥速率大于5.56%/h时,电导率和MDA含量、脂肪酸值增加,POD活力下降。主成分分析得到热风干燥玉米的关键评价指标为裂纹率、脂肪酸值、POD活力、MDA含量和电导率;真空干燥玉米的关键评价指标为裂纹率、发芽率、POD活力和电导率,所建立的综合评价模型可反映玉米的干燥品质特性。     

华北地区夏玉米干物质分配系数的模拟

干物质分配系数是驱动玉米生长发育模型的关键参数。利用2013年、2014年连续两年在山东夏津、河北固城、山西运城进行的田间试验观测资料,采用比值法、线性回归等订正方法,获取完整的玉米全生育期内生物量序列;在此基础上,以有效积温模拟的发育进程为自变量,构建了华北夏玉米干物质分配的动态变化模型。结果表明：（1）三站玉米干物质分配系数有相同的时间动态变化特征。叶片干物质分配系数从出苗开始持续减少;茎秆干物质分配系数先增后减,最大值出现在抽雄前后;穗棒干物质分配系数在玉米抽雄后持续增加,抽雄后20d左右达到1,即干物质不再向叶茎分配。（2）华北夏玉米生育期内叶、茎的干物质分配系数均可用分段式非线性模型模拟。叶的干物质分配系数以抽雄后10～15d为界,之前干物质分配系数随发育进程可用三次多项式动态模型模拟,之后变为0;茎的干物质分配系数以抽雄后20～25d为界,之前干物质分配系数随发育进程可用四次多项式动态模型模拟,之后变为0;穗棒干物质分配系数通过依据任意发育阶段叶、茎、穗棒的干物质分配系数之和为1的原则计算求得。检验结果表明华北地区夏玉米干物质分配系数动态模型模拟效果良好。     

生物质粉料双套管气流式烘干机的设计与试验

为了有效解决生物质压缩成型中的粉料烘干问题,采用双套管结构延长粉料在高温套管中的停留时间和干燥流程,对生物质粉料双套管气流式烘干机的主体部分（干燥管）和辅助设备（旋风分离器、引风机、热风炉）分别进行了参数设计计算和设备选型,并以玉米秸秆粉料为干燥对象,在样机上进行了热平衡和物料平衡试验。试验结果表明,生物质粉料双套管气流式烘干机的输入总热、输出总热、水分蒸发量、物料湿度等性能参数均达到了设计要求,出料湿度达到8%～12%,烘干效率达28.1%,符合国家关于烘干机的标准要求,适用于生物质压缩成型粉料的烘干。     

高水分稻谷分程干燥工艺及效果

针对中国南方地区稻谷收获季节需及时干燥高水分稻谷的市场需求较大和粮食干燥机的保有量较少、干燥机的使用效率受气候条件影响的技术现状,将收获的稻谷分为较高水分干燥过程和较低水分干燥过程。当稻谷含水率高于18%时,采用56～85℃的干燥介质,降水速率为0.90～2.94%/h;当稻谷含水率小于等于18%时,采用50～58℃的干燥介质,降水速率为0.49～0.93%/h。在2次干燥过程之间,采用通风仓暂存。现场试验表明,与恒温干燥工艺相比较,分程干燥工艺在保证稻谷烘后品质的条件下,可缩短干燥时间约12.8h,平均降水速率提高0.7%/h,一个收获期内可使干燥机处理量增加225%,提高干燥机的使用效率152%,且总干燥成本降低5%,有助于又好又快地进行高水分稻谷的干燥。     

模糊自适应PID控制器在太阳能干燥温度控制中的应用

基于中国农村对特色农副产品干燥设备的需求现状，设计了一种热能辅助型太阳能箱式干燥器。该装置由干燥箱、热风炉和循环系统构成。针对太阳能辅助热能干燥过程参数时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器。仿真结果表明，该控制器具有理想的动态和稳态以及抗干扰性能，超调量、过渡过程时间等控制性能指标优于传统PID控制器，能够满足太阳能干燥系统对参数控制的要求。     

鸡舍换气余热干燥鸡粪设备夏季干燥性能研究

鸡舍换气余热干燥鸡粪是指利用鸡舍换气时排出废气的余热来除去鸡粪中水分的热力干燥方法,该方法的主要特点为工艺简单、能耗低。该文主要对鸡舍换气余热干燥鸡粪的原理进行了阐述,探讨了鸡粪干燥过程中各种热量的计算方法,并针对中国的气候特点,结合鸡舍换气余热干燥鸡粪设备设计改造了一种可在夏季利用环境空气对鸡粪进行干燥的通风方式,最后对湖北应城的一套鸡粪干燥设备(manure drying system,MDS)进行了夏季应用效果的测试。结果表明:夏季不同天气条件下干燥设备的干燥速率差异较大;晴天天气下由于外界环境空气的混入,鸡粪含水率从初始含水量降至28%(湿基)耗时只需28 h左右,比阴雨天气下缩短约20 h;夏季阴雨天气下鸡舍换气余热可满足48 h内把鸡粪含水率降至30%以下的热量需求,但阴雨天气会降低鸡粪的干燥速率。晴天天气下由于湿帘的影响,鸡舍所排废气湿度过大,此时可结合环境热空气对鸡粪进行干燥,提高鸡粪干燥速率。研究结果可为优化鸡粪干燥工艺,探索节能环保的干燥方法提供理论参考。     

玉米种子超干燥方法及超干适应性研究

超干贮藏能在常温下长期保持种子发芽力,方便易行、高效低耗,但大粒种子超干燥困难.该试验以玉米杂交种农大108和自交系黄C为材料,用真空冷冻干燥机和烘箱干燥的方法进行超干处理,并对超干后的种子进行发芽测定,旨在探讨玉米一类大粒种子的超干适应性,筛选适宜的超干燥方法.结果表明,冷冻干燥机干燥较烘箱干燥速度快,能在较短时间内达到超干水平,且超干种子具有强的抗高温老化能力.但超干种子直接进行发芽,发芽率较低, 缓湿后发芽率明显提高.说明玉米种子可以进行超干贮藏,但必须进行缓湿处理后再播种.     

糖渍加应子的热风干燥特性及其表达模型

该文探讨了糖渍加应子样品在不同温度下热风干燥特性,通过建立数学模型,预测不同热风干燥过程加应子水分变化特性。干燥特性试验表明,加应子热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程,40～80℃范围内,温度对干燥速率有显著影响（P＜0.05）,温度越高,干燥速率越快,前2 h,40℃时,干燥速率从3.52×10-2 g/(g·h) 降至2.03×10-2 g/(g·h),降低了42.33%,80℃时,干燥速率由14.64×10-2 g/(g·h) 降至4.22×10-2 g/(g·h),降低了71.17%;80～100℃范围内,样品表面出现结壳硬化现象,温度对干燥速率影响减弱（P＞0.05）。结果表明,Page模型适合对加应子干燥过程进行描述和预测;Page模型变形求导得出加应子干燥速率模型,模型拟合度高,可为其干燥工艺的控制提供技术依据。