粮食水分结合能与热风干燥动力解析法

为揭示粮食中水分蒸发耗能特征,基于不可逆热力学分析方法,把水分迁移的现象看作是一定数量的能量迁移,建立水分结合能解析模型,给出了水分结合能随温度、含水率变化规律,清晰地呈现了粮食在高水分段水分蒸发受物料的限制作用很小,而在低水分段水分结合能随温度升高显著降低的特征,研究结果为解析粮食二段降速干燥过程、合理匹配干燥温度提供了依据和分析方法,为揭示干燥质驱动机理,制订科学的能效评价标准,合理的干燥装备系统设计补充了技术基础理论。     

基于深层干燥解析理论的粮食干燥自适应控制系统设计

粮食干燥系统存在多种不确定因素,传统的靠检测出机粮水分,控制排粮速度或进风条件的做法,很难实现干燥过程的实时控制,为了能根据不同的进粮水分,自动调整干燥机的工作状况,从而提高干燥的效率和品质,在粮食深层干燥解析理论和高湿粮食水分在线测量技术的基础上,研究开发了一套粮食干燥设备自适应控制系统,能够使设备在工作过程中,按照实时的进粮水分自动变更工作制度,确保实时的操作条件最优.通过生产应用验证,系统能够在10%～35%wb的含水率变化范围、-30℃～ 40℃温度变化范围可靠地工作,控制的干燥机出粮含水率偏差≤±0.5%wb.形成了适宜于产业化推广应用的粮食集中干燥自适应控制系统.     

基于温湿度场云图的小麦粮堆霉变与温湿度耦合分析

为了研究粮堆霉变和温度场、湿度场的时空耦合关系,该文建立了模拟仓装置,在模拟仓内装入体积比为9∶50的高水分小麦(20.1%,w.b.)和低水分小麦(11%,w.b.),于18℃恒温室内储藏800 h。试验过程中,高水分小麦中心插入30℃的加热元件,短时加热引发粮仓内部湿热迁移,通过构建温、湿度场云图,检测CO_2气体浓度和储藏霉菌变化,揭示温、湿度场与粮堆霉变的时空耦合关系。通过云图观察到湿空气上移而形成窝状高湿区,在温度适宜的条件下,高温中心区由于湿度偏低,几乎不发生霉变,窝状高湿区霉变最严重。当温度降低后,模拟仓内粮堆霉变受到抑制,微生物生长速度减慢。试验结果表明,在温度和湿度的变化和耦合过程中,粮堆霉变不仅是时间的函数,也是空间的函数。由于粮温散失较快,试验过程中,粮堆内没有观察到自发热点。该文可为今后进一步建立粮堆多场耦合规律和储粮过程中霉变发热的监测预报奠定基础。     

微波干燥黄桃内部质热传递过程的模型

在Ｆｉｃｋ扩散模型和传导模型基础上考虑热湿扩散、水分直接蒸发及内热源的影响，获得了微波干燥黄桃时内部质热传递模型。模型模拟采用显式有限差分求解，计算值与实测值基本吻合。     

硼砂对绵羊氮代谢及营养物质消化的影响

本文研究了硼砂对绵羊营养物质消化率及氮代谢的影响。选择绵羊4只,采用4×4拉丁方设计,预饲期10d,试验期7d。在处理组的日粮中分别添加1g硼砂/kg、2g硼砂/kg和25mg乙酰氧肟酸/kg,结果表明,添加硼砂对日粮干物质、有机物和粗蛋白质消化率及对氮和尿素代谢均未产生影响。1g/kg日粮的硼砂添加量促进了瘤胃微生物氮合成。试验结果提示绵羊对脲酶抑制剂硼砂也存在适应性。     

保水剂对土壤持水性状的影响

测定了保水剂对土壤持水性状的影响。保水剂拌入土壤后,其吸水能力明显降低,表现为理论含水量明显低于实测含水量。加入保水剂后,壤土水分的蒸发率比不加保水剂时壤土中水分的蒸发率高,沙土水分的蒸发率比不加保水剂时低。加入保水剂还明显减缓了水分向土壤深层的入渗,使水分滞留于土体近表层,使用不当会加大土壤无效蒸发的潜力。     

恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降低相对湿度能够增大对流传质系数,加快物料表面水分蒸发;而对于传热过程,升高相对湿度能够增大对流传热系数,加快物料升温速率。相对湿度较高时,物料升温速率快,内部水分迁移量增大,但表面水分蒸发量较小;而当相对湿度较低时,物料升温速率较慢,内部水分迁移量较小,但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长,互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响,低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳,并能够提高复水性,降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构,能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较忧的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为：干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小,及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小,不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小,从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数>1且传热毕渥数>0.1时,说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响,优化调控策略及适用性范围4个方面内容,明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理,为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。     

水分胁迫及VA菌根接种对绿豆生长的影响

本文采用土培试验研究了水分胁迫下接种VA菌根真菌Glomusmosseae,G .sp .和G .caledonium对绿豆生长及代谢活动的影响。结果表明 ,水分胁迫严重抑制了植株的生长 ,但对VA菌根真菌的侵染能力影响不大。接种VA菌根真菌不仅有利于植株对土壤中磷和氮的吸收 ,而且明显改善了植株的水分状况 ,降低了植株叶片的脯氨酸含量 ,提高了接种株叶片的光合效率 ,显著增加了植株干物质量 ,增强了绿豆的抗旱性或耐旱性。 3种真菌中 ,以Glomusmosseae的接种效果最好。     

PAM对河套灌区盐渍土物理性状及水分蒸发影响的初步研究

通过室内试验,采用混合拌施的方法研究聚丙烯酰胺(PAM)对河套灌区非盐渍土、轻度及中度盐渍土基本物理性状及水分蒸发的影响,并评估轻度及中度盐渍土施用PAM在改善土壤物理性状及抑制土壤水分蒸发方面的作用效果。结果表明,经PAM处理后3种土的团聚体含量均高于对照并且随PAM浓度的加大其含量也呈上升趋势。同时,混施PAM后有效降低了3种土的容重,增大了孔隙度及毛管孔隙度,减少了3种土的水分蒸发,但并不是添加PAM的浓度越大越好。结果同时表明土壤中盐分的存在及含量会影响PAM对土壤物理性状及水分蒸发的作用效应。适量的盐分可以促进PAM与土壤颗粒的吸附行为,从而增强PAM对土壤的作用效应,但若盐分含量过多,则有可能削弱这种效果。     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量和水分利用效率的关系

通过研究水分利用效率和产量之间的相关性,证明冠层温度在筛选小麦品种(系)时也是一个重要的指标。利用红外测温仪,于2006-2007年在甘肃陇东旱原研究了来自中国北方和美国的40个小麦品种(系)不同生育时期冠层温度的差异及其与产量、水分利用效率的关系。结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆结实期存在着冠层温度高度分异现象,其分异程度随生育期的推后明显加大,到灌浆中后期达到最大。无论拔节期、灌浆初期还是中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关,并且随着生育期推移,相关性增大。灌浆中期以后不同基因型小麦冠层温度保持较高的一致性,冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率。灌浆中后期的冠层温度在评价小麦产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为田间选择的一个指标应用。     

自动跟踪式小型太阳能集热玉米果穗干燥装置设计

为缩短玉米果穗的干燥制种时间及相应干燥成本,利用中国西北部地区充沛的光热及干燥空气资源,设计了一种安装有太阳能跟踪控制系统的自动跟踪式小型太阳能集热玉米果穗干燥装置。结合该地区气候条件,确定了干燥装置的总体结构设计方案,完成了集热、干燥、控制系统及风机等关键部件设计选型,并利用该装置进行了相关玉米果穗干燥试验。试验结果表明,应用自动跟踪式小型太阳能集热玉米果穗干燥装置能够将含水率为25%的新鲜玉米果穗(湿基)500kg在5d内(36h)干燥至含水率14%(湿基),装置干燥时间较集热器固定作业方式提高7h,平均干燥速率由0.256%/h提高至0.306%/h,满足设计目标,符合玉米果穗等农产品的贮藏、制种干燥要求。     

热泵间歇干燥白菜种子内部含水率变化规律

为了研究热泵干燥条件下种子内部传质机理,以热泵干燥的白菜种子为研究对象,建立了其非均质动态传质模型,并利用该模型分析热泵恒温连续干燥与间歇干燥条件下种子内部含水率变化规律。研究表明,所建模型能较好的模拟种子含水率的动态变化,模拟值与试验值相关系数为0.9974,相对偏差在±10%以内,模拟精度满足要求;间歇干燥时种子内部含水率更均匀,更有利于种子品质的保证;间歇干燥过程比例系数取1/3、间歇运行周期中运行时间取400s时热泵机组节能近50%。该研究可为热泵干燥技术的应用推广提供参考。     

菠萝叶纤维干燥特性试验研究

用热风干燥试验装置对菠萝叶湿纤维进行干燥试验,选择不同温度、风速对其干燥规律进行研究。试验结果表明,干燥降水过程主要为降速过程;根据干燥曲线,采用多元回归方法,建立了菠萝叶纤维干燥的数学模型;通过正交试验得出在多因素条件下,投料量对纤维干燥生产率的影响最为显著,其它依次为温度、纤维初始含水率和风速。     

粮食热风干燥含水率在线模型解析

为了揭示粮食在深床动态干燥过程中的含水率变化规律,指导干燥工艺设计,实现干燥过程实时跟踪与调控,提高干燥品质,降低能耗。基于薄层干燥水分扩散模型、深层干燥质量守恒原理、态函数和不可逆热力学分析方法,建立并求解了粮食深床干燥基础方程,获得了顺流、逆流、横流和静置层干燥方式下粮食含水率和干燥速率分布解析式,解析出了粮食在顺流层内经历持续降速干燥的过程,逆流层内存在干燥速率的极值点,在通风温度、湿度、送风量相同的干燥条件下,逆流干燥速率明显高于顺流,表明了逆流干燥能量利用效果优于顺流;粮食在横流和静置层内的干燥特性相同,进风侧和出风侧的干燥速率相差很大,在层厚度0.5 m、粮食含水率20%以上时,出风侧的干燥速率几乎为0,干燥的均匀性较差。在5HP-3.5型循环式缓苏干燥机上的试验结果显示,深层干燥解析值与实测值间的最大偏差为0.69%,极差范围为-0.27%~0.69%,从粮食干燥的惯性特征推断,产生偏差的原因主要是仪器检测误差。解析方法对实现粮食深床干燥过程动态跟踪和调控,指导干燥设计,降低干燥能耗、提高干燥效率和干燥机产能等具有重要意义。     

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 m...     

生物多孔介质热风干燥数学模型及数值模拟

为了研究生物多孔介质在热风干燥过程中的热质传递机理以及其内部应力应变分布规律,根据生物多孔介质中温度、水分及应力之间复杂的耦合关系,基于菲克扩散定律、傅立叶导热定律和热弹性力学理论,建立了对流干燥条件下,含湿多孔介质内部传热传质过程热-湿-力双向耦合的数学模型。采用有限差分法编制相应的计算程序,对其进行数值计算,数值结果与马铃薯和胡萝卜对流干燥试验结果之间的相对误差均小于5%;进一步分析了干燥特性曲线,以及温度、干基含水率和应力应变的时空分布;最后分析了风温、风速等干燥条件以及多孔介质厚度对干燥过程的影响,结果表明:在一定试验条件下,风温越高,风速越大,切片厚度越薄,干燥时间越短。研究为改善生物多孔介质热质传递现象物理机理的理解提供参考。     

干谷物作为干燥介质的谷物吸收干燥过程平衡含水率模型

在Ｍｏｄｉｆｉｅｄ－Ｈｅｎｅｒｄｓｏｎ平衡含水率模型基础上，根据谷物吸湿过程滞后于解吸过程这一规律，提出了以干谷粒作为干燥介质的谷物吸收干燥过程的平衡含水率模型，并分析了湿、干谷物的纯干物质质量比、初始含水率和谷物温度对平衡含水率的影响。结果表明，该模型预测值与实验测定值吻合。     

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.     

膨化温度对冬枣变温压差膨化干燥特性的影响

为探索冬枣变温压差膨化干燥过程中水分的变化规律,研究了不同膨化温度对冬枣变温压差膨化干燥特性的影响,并建立了变温压差膨化干燥动力学模型.试验结果表明:变温压差膨化干燥过程分为快速干燥、恒速干燥和减速干燥3个阶段,含水率在50％左右时进入恒速干燥阶段,40％后开始减速干燥过程,干燥过程大部分处于降速阶段;不同膨化温度下的...     

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。