我国粮食干燥机械化装备技术发展研讨

我国粮食的干燥机械化不足10%,与日、美等发达国家20世纪80年代已达90%的机械化水平相比差距较大,与我国的综合机械化程度已达70%的水平相比,发展很不平衡。干燥机本身存在先天性缺陷、工艺模式欠合理,评价标准不科学,新技术应用不足是最主要的原因之一。围绕粮食高效节能和无热惯性干燥工艺系统,基于高活力、高效节能干燥机,可靠的水分在线监测与控制和无损排粮、清粮,自动除尘、消烟技术,形成新技术装备,成套应用,促进粮食机械化干燥健康、有序的推进,是解决我国粮食产后损失,保障粮食安全的重要技术途径。     

农用运输车用液力缓速器的设计与仿真分析

为解决农用运输车长时间制动造成的热衰退问题,参考THB40液力缓速器,基于相似理论设计了一款液力缓速器。计算确定了其设计制动力矩值和定转子叶轮参数,运用Pro/E构建了其三维结构,并在CFX14.5平台上以SST-kω湍流模型进行仿真计算。结果表明:制动力矩符合设计要求,流场的特征与THB40流场特征高度一致,为设计适合农用车用液力缓速器提供了借鉴。     

基于㶲分析法的粮食逆流干燥系统能效评价与试验

为客观、合理地评价粮食逆流干燥系统的能效,实现粮食高效节能干燥,该文基于?分析法,从气流状态变化考察逆流连续式干燥工艺系统的能量利用程度。结果表明:在试验条件下,干燥机内各干燥段能量利用效果较好。在高温和低温干燥段,排气和干燥室热损失率最高分别不超过6.68%、11.09%和21.26%、9.37%,热效率和?效率不低于83.02%、68.1%和69.37%、56.22%;在冷却段,由于粮温比风温高,风对稻谷有明显的降温去水作用。而系统的平均热效率和?效率为80.24%和64.52%,表明系统能量匹配效果较好,稻谷的平均单位热耗量为2 944.6 k J/kg,与国标≤7 400 k J/kg相比,节能达到60.2%,节能效果明显。研究结果为干燥工艺设计、探索节能的途径和制定粮食干燥系统能效评价标准提供参考。     

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。     

散体物料孔隙率测定装置设计与试验

为了提高散体物料孔隙率检测精度及可靠性,基于理想气体状态方程,按照气体置换法,研制了一种定容型散体物料孔隙率的快速测定装置,开发了自动检测控制系统。在设定的0.1~0.4 MPa测量范围内,采用可精确测得其体积且形态各异的标准不锈钢球体、塑料四棱柱体、鹅卵石以及细石子的试验结果发现,系统的充气压力越高,测量误差相对越小且重复性越好。采用标准不锈钢球体与圆柱体,在孔隙率分别为16.02%、25.14%、35.57%、49.05%、58.42%、67.79%、76.57%、85.36%、94.14%的标准条件下,给出了补偿系数的计算式。在样品填充率分别为25%、50%、75%、100%,充气上限压力为0.4 MPa的试验条件下,检测湿基含水率为13.5%的稻谷的试验结果显示,测量误差极差为0.3%,证实了测量结果的可靠性。     

粮食热风干燥热能结构与解析法

为了揭示粮食干燥系统客观作用效果,定量评价环境条件、粮食状态对干燥机效能的影响,分析了粮食热风干燥势场的来源与特征,建立了干燥特性函数、给出了粮食和介质状态参数解析图,分析了热量及效率,定量评价了热能结构,结果发现利用温度和相对湿度变化范围分别为26～35℃和40%～55%的自然空气直接干燥初期湿基含水率38.6%的高湿稻谷,平均小时降水率达1.2%,在5HP-3.5型循环干燥机上的热风干燥试验结果显示,稻谷的干基含水率由27.06%降至16.96%的过程中,单位气耗量由最初的113.0kg/kg增加到了546.4 kg/kg,单位热耗量由最初的2548.9 kJ/kg增加到了16352.7kJ/kg,排气热损失由最初的6.2%增加到了30.6%。解析出了造成干燥效率偏低的主要原因是热能匹配性较差。指出了评价粮食干燥工艺及干燥机能量利用效果不能忽视客观干燥的作用。研究结果为指导干燥设计,形成粮食干燥系统公平的评价标准,提供了科学的解析方法。     

浮地式粮食水分在线检测装置设计与试验

基于非接触式平行极板浮地电容测量原理,设计了一种适用于恶劣环境的电容式粮食水分检测装置,结合静态批次测量法,以提高测量的重复精度;设计了定位充料器,消除了因堆积方式不同引起空隙率变化对测量造成的误差。采用无线通信技术,实现传感器与计算机客户端的实时数据传输,克服了干燥现场恶劣工况对数据信号传输的影响,适用于干燥机干燥过程中的粮食水分在线实时检测。在连续式干燥机上,在线检测玉米的试验结果显示,温度在15~50℃,相对湿度在80%~100%,玉米含水率范围在14%~21%动态变化的条件下,在线检测结果与国标规定的烘箱法测量相比,最大偏差小于±0.4%。采用定位充料,批次稳态测量,无线通讯保证了在线检测的精度和可靠性,为实现粮食干燥过程自适应控制提供了含水率在线检测技术手段。     

高湿稻谷多段逆流干燥缓苏解析模型研究

为了获得高湿稻谷逆流干燥层内的水分分布,实现干燥过程动态跟踪和调控,基于干燥水分扩散模型和深层干燥质量平衡方程,在线解析稻谷逆流干燥水分变化,给出了稻谷多段逆流干燥、缓苏复杂工艺条件下,层内含水率分布及干燥速率解析式,验证了风量谷物比为4,温度50℃的热风流过0.5 m厚的逆流层后,仍具有较强的干燥能力,解析结果与实测的干燥机出粮口水分偏差在±0.5%范围内,证实了解析模型的可靠性。     

稻谷逆流循环干燥瞬态解析模型

为了解析稻谷逆流循环干燥过程,基于热质传递理论构建了瞬态解析模型,并采用一阶迎风有限差分格式数值求解,给出了整仓含水率、粮温、干燥段介质温度、含湿量的瞬态变化特征。模拟研究显示,当干燥条件恒定时,系统内含水率随时间和空间均呈现下降期、平台期交替的阶梯变化特征,稻谷温度沿粮流方向呈现下降期、上升期交替的锯齿状分布特征;含水率极大值点在第一干燥段内往复迁移,极小值点则始终处在第二干燥段出粮口处;整仓含水率变异系数随时间变化范围0.006～0.059,当干燥经历完整循环周期时,变异系数最小。不同干燥条件下的模拟发现,进气温度、初始含水率越大,平均干燥速率越大,但粮流速度的变化对平均干燥速率的影响较小。干燥试验显示,在动态干燥条件下,排粮含水率和温度解析值与实测值的变化趋势一致,含水率的解析均方根误差为0.99%,粮温的解析均方根误差为0.49℃,证实了循环干燥解析模型的有效性与可靠性。研究结果为循环干燥系统分析、状态跟踪与参数动态匹配提供了数学解析方法。     

基于PLC的循环式粮食干燥机控制系统设计

粮食干燥过程的自动控制是实现干燥目标的重要手段,对保证出机粮食含水率均匀、改善干后品质、减轻劳动强度,以及发挥干燥机性能等具有重要的意义。为此,针对循环式缓苏干燥机的工作特性,基于PLC和触摸屏技术,开发了一套粮食干燥机智能控制系统,并采用模糊PID算法推理规则对大滞后性粮食干燥过程中的出机粮水分进行控制;同时,阐述了输入量的模糊化程序、离线式模糊控制查询表输入程序及PID参数输出程序的设计方法和步骤。系统性能测试和仿真结果表明:该套智能控制系统控制性能好,自动化程度高,对粮食干燥过程中的动态参数采用模糊PID控制方法可以取得优良的控制效果。