稻谷平床式深层干燥的均匀性研究

在一台平床干燥机上，进行稻谷深层干燥试验，研究各种层厚下，热风风量、稻谷温度和稻谷含水率沿平床表面的分布规律以及稻谷温度和稻谷含水率沿层厚方向的分布状况，结果表明：沿平床表面，风量、稻谷温度和含水率的分布明显不均。增加稻谷层厚，保持层厚均匀可以显著改革这种不均匀性。沿层厚方向，稻谷温度和含水率明显分层。当谷层过厚，底层稻谷过度干燥而表层稻谷却得不到有效干燥。     

基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺研究

为保证稻谷干燥后品质、提高干燥效率,基于不同含水率稻谷的玻璃化转变温度,提出变温热风干燥工艺。采用三因素五水平中心组合试验方法,以稻谷温度、初始含水率和热风风速为影响因素,以稻谷爆腰指数、整精米率和干燥时间为评价指标,研究稻谷玻璃化转变温度、恒温和变温干燥特性,模拟解析稻谷干燥过程中传热传质规律,以5、10、15℃的变温幅度进行变温干燥试验。结果表明,稻谷玻璃化转变温度与其含水率呈负相关,恒温干燥最佳工艺参数为稻谷温度47℃、初始含水率22.0%、热风风速0.50 m/s,干燥后稻谷爆腰指数70、整精米率57.67%、干燥时间195 min;与恒温干燥相比,以5℃和10℃为变温幅度的变温干燥工艺,干燥后稻谷爆腰指数分别降低了20和10,整精米率提高12.6、7.7个百分点,干燥时间缩短30 min和60 min。研究表明,基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺明显改善了稻谷干燥后品质,提高了干燥效率。     

稻谷干燥风量与谷物质量比的优化研究

研究了风量与谷物质量比对干燥速率的影响。当风量与谷物质量比增大时，干燥速率大幅度上升；但是当风量与谷物质量比增大到一定程度，干燥速率增大率明显减小。干燥初期稻谷的含水率较大时，加大风量可以大大提高干燥速率，而干燥后期风量对干燥速率的影响不明显。以风量与谷物质量比为基准，研究了饱和相对湿度线的移行规律，给出了不同热风温度和稻谷含水率下合理的风量与谷物质量比以及拟合方程。     

稻谷变温均质干燥装置工艺优化与性能试验

为研究装置干燥均匀性和稻谷干燥特性,通过多因素试验,以干燥温度、滚筒倾角、滚筒转速为影响因素,以干燥时间和干燥速率为评价指标,考察指标对稻谷干燥特性的影响,分析不同干燥工艺对稻谷爆腰率的影响。试验结果表明,影响稻谷干燥时间和干燥速率的主次因素顺序为：干燥温度、滚筒倾角、滚筒转速,最优干燥工艺为干燥温度55℃、滚筒倾角2°、滚筒转速40r/min。验证试验通过含水率均匀度K判定,最佳干燥工艺参数为干燥温度55℃、滚筒倾角2°、滚筒转速60r/min。在此条件下,稻谷干燥时间为191min,干燥速率为0.036％/min,稻谷含水率均匀度为99.6%,稻谷干燥效果最优。研究结果可以为稻谷变温均质干燥装置研制和工艺制定提供参考。     

稻谷籽粒内部热湿传递三维适体数学模型研究

针对稻谷热风干燥过程中出现爆腰,而其机理又尚未明确的问题,以图像法构建稻谷籽粒三维适体网格,TPS法测定导热系数,逆推法计算水分有效扩散系数,利用COMSOL Multiphysics软件模拟计算热风干燥过程中稻谷籽粒内部的温度和水分分布,并与实验结果对比。结果表明:三维适体数学模型具有较高的精度,干燥过程中稻谷籽粒干基含水率模拟数据与实验数据最大误差低于8%;稻谷籽粒内部温度和水分分布梯度沿径向(短轴)比沿轴向(长轴)大,且水分梯度维持时间远大于温度梯度;沿籽粒径向由外表面至中心1/3长度内的水分梯度较径向其它部分的水分梯度大,与实验观察的爆腰由籽粒表面向内扩展相吻合。研究结果为准确预测籽粒内部的干燥应力,揭示稻谷爆腰机理提供了基础。     

稻谷含水率分布及变化规律

利用计算机和单粒水分测定装置,测定稻谷干燥、缓苏、混合过程中稻谷的含水率分布,研究了稻谷与稻谷、稻谷与介质之间的水分交换机理和宏观运动规律。结果表明,在干燥初始阶段,如果谷层较厚或风量较小,高湿稻谷含水率偏差可能会随着干燥过程的进行而有增大的趋势,但最终的稻谷含水率趋向一致,加大风量可以提高干燥的均匀性;干湿稻谷混合后,稻谷含水率偏差随着混合时间的增加,按指数规律减小,稻谷的平均含水率越低,混合后的含水率偏差就越小。     

稻谷热风、微波干燥品质与玻璃化转变研究

以函数拟合、近红外检测及发芽率测定,研究稻谷热风、微波干燥的去水性能及其蛋白质、直链淀粉含量与出芽品质;结合TG/DSC测试,探讨2种热源干燥稻谷的玻璃化转变对其干燥后品质的影响。结果表明:以对数函数拟合稻谷热风、微波干燥去水性能的准确度高;经2种热源干燥稻谷的蛋白质、淀粉含量过程差异不显著;但热风干燥稻谷初期蛋白质含量差异明显。鲜稻谷发芽率显著低于其经热风、微波干燥后的发芽率,三者分别为0.65±0.19、0.93±0.03、0.77±0.02。随含水率降低,经热风、微波干燥稻谷的热重损失与热流则呈不同趋势变化,二者中点温度均减小,综合影响干谷品质。     

稻谷干燥爆腰的试验研究

稻谷干燥过程是一个复杂的热量交换和质量传递过程。稻谷干燥品质指标主要包括稻谷干燥终了的含水率和爆腰率。基于此概念,试验研究了不同干燥条件对稻谷爆腰率的影响。结果表明:采用控制干燥速度和避免过度干燥的方法,可以有效地降低稻谷爆腰率,提高稻谷干燥品质。     

小麦固定床深层干燥试验研究

在不同的干燥条件下进行3批小麦平床深层干燥，研究了不同层厚处小麦的温度和含不率随时间的变化关系。结果显示，小麦厚层干燥时，其温度和含水率沿层厚方向呈明显的分层现象，且小麦的初始含水率越高，分层现象越明显。进一步的分析表明，在干燥过程中对小麦进行一次翻动，分层现象没有显著改善。经济性分析显示，3批试验每除去1%水分的平均能耗是5982kJ/kg；按降5%水分计算，平远运行成本为0.2185元/kg。     

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。     

稻谷固定床式深层干燥试验研究

以木反和通风板构建一台面积22．3m^2的固定床干燥机，采用燃油直接燃烧加热的方式对谷物进行干燥。在不同的热风温度、稻谷初始含水率及总厚度条件下，测定了稻谷干燥的均匀性、各层稻谷的温升曲线和干燥曲线，分析了干燥参数对干燥床性能的影响。研究表明：沿层厚方向存在显著的温度梯度，干燥逐层进行。热风温度越高、总厚度越大，分层干燥现象越明显。在定风量的条件下，热风温度要对干燥的热量消耗无明显影响；总厚度增加、稻谷初含水率降低，干燥的热量消耗呈降低趋势。     

多层带式干燥机干燥过程优化

针对多层带式干燥机的干燥过程建立了热、质传递的数学模型,并通过C语言编程进行干燥过程的模拟,得到热风在干燥机内温度和湿度的空间分布及其随时间的变化规律,以及物料床层内温度和含水率的分布及其随时间的变化规律。利用生产用多层带式干燥机蒜片干燥过程的试验数据对模型进行了验证,证明了模型的有效性。通过对模拟数据分析,对多层带式干燥机的结构参数(传送带长度、干燥机层数、通风道高度)和操作参数(传送带翻转时间、物料床层厚度、热风风速)进行了优化。     

花生换向通风干燥性能模拟与分析

为了解固定床花生换向通风干燥作业特性,为已研发的箱式换向通风干燥设备提供合适的花生干燥通风参数,以花生与空气间的传热传质为基础,建立干燥状态偏微分方程组,并以此为基础采用有限差分法对干燥过程进行数学模拟,分析左右干燥室同时从下向上通风干燥时长、换向干燥阶段换向时间、单位体积通风量对干燥行为的影响,并采用均匀设计和综合加权评分法确定最优通风干燥参数。结果表明:从下向上通风阶段,热量主要用于花生加热和表层水分快速蒸发,下、中、上层物料干燥升温速度差明显,易形成较大水分梯度;换向通风干燥阶段,物料温度呈类波浪状波动,有效控制整床物料干燥均匀性。缩短从下向上通风时间,有助于降低耗能和水分差,但对干燥耗时和生产率影响较小;换向时间的改变对耗时、生产率、耗能、水分差影响较小;单位体积通风量的增加有助于干燥耗时、水分差的降低及生产率的提高,但耗能亦将快速增加。均匀设计和综合加权评分表明,含水率>25%阶段通风量1 394 m~3/(m~3h),含水率15%～25%阶段通风量838 m~3/(m~3h),含水率0.98,模拟仿真可准确描述干燥过程物料温度和含水率变化。为花生换向通风干燥设备改进和工艺优化提供参考。     

联合收割机排气联合远红外在机稻谷干燥试验台的设计

利用联合收割机内燃机的排气余热产生的热风联合远红外在机干燥能够有效实现谷物的干燥节能,并防止稻谷发生霉变。为了验证该在机干燥方案的可行性并优化在机干燥工艺,以联合收割机的谷物提升搅龙和收粮箱为基础,搭建了联合收割机排气联合远红外在机稻谷干燥试验台。该试验台能够实现收割速度、干燥风温和风速以及2个远红外加热器功率的多因素组合试验,模拟了在联合收割机中直接进行谷物干燥的作业环境。该试验台的搭建为优化在机干燥设备和干燥工艺等方面研究提供有利的平台。     

稻谷多场协同干燥系统设计与试验

为了提高稻谷的干燥效率、加快稻谷的干燥速率及改善稻谷的干燥品质,基于稻谷水分结合能的变化特征,设计了一种红外线热辐射、逆混流引风、多场协同干燥系统,能够强化稻谷表面传热,实现了闪蒸降温干燥,改善了稻谷干燥效果。试验结果表明:红外线热辐射和逆混流引风干燥可使稻谷的干燥温度较传统的横流干燥方法降低11℃,平均去水速率提高2倍以上,爆腰增率可控制在1%以下。研究结果为实现稻谷优质、高效、节能干燥和工艺装备开发提供了参考。     

生物物料颗粒空隙率对其干燥质量的影响

为研究干燥过程中生物物料颗粒结构对质量的影响,在不同的进口风温条件下,利用振动流化床干燥机对由清蛋白,面粉及麦麸构成的具有不同初始体积空隙率的混合物颗粒进行了干燥试验。建立了其干燥动力学及质量降解动力学的用于预测热力干燥过程中颗粒结构对产品质量的影响。     

Experimental Evaluation,Simulation and Optimization of a Commercial Heated-Air Batch Hay Drier: Part 2, Computer Simulation and Optimization of Hay Drier Performance

The experimental data obtained from the tests conducted on a newly developed heated-air batch hay drier described in Part 1 of this paper were used to validate a computer simulation programme for the drier. The computer simulated and measured temperature data at various locations for the drier agreed reasonably well. The simulation programme was subsequently used to optimize the drying system for minimum total drying costs within set bounds of drying time and overdrying for various initial moisture contents of hay, airflow rate, drying air temperature, hay stack height and batch size. The simulated results are presented as an aid in the management and operation of the drier and as a guide in the design of similar new batch hay driers.