小粒牧草种子丸粒化包衣数值模拟与试验

针对小粒牧草种子丸粒化包衣时包衣质量不高、丸化合格率较低等问题,该研究采用理论方法,分析种粉颗粒在包衣锅内的运动过程、受力情况,构建种粉颗粒与包衣锅相互作用力学模型,获取影响种子包衣质量的主要因素。利用EDEM软件模拟包衣设备中不同结构参数下物料混合情况,探究结构参数对种粉混合效果的影响,以粉料的变异系数为评价指标,以包衣机甩盘直径、包衣机边缘倾角和包衣机转速为影响因素开展优化试验,得到最优参数组合为包衣机甩盘直径309.9 mm、包衣机边缘倾角61.9°和包衣机转速10.1 r/s。利用搭建的物理试验平台进行种子丸粒化包衣验证试验,结构参数优化后的包衣锅物理试验平均丸化合格率得到提升。进一步优化种子丸粒化包衣质量,探究粘结过程中粉料、药液对丸粒化包衣的影响。对丸粒化包衣机进行工艺参数正交试验,得到最佳工艺参数组合为单次供粉量为10 g、单次供液量为15 mL和包衣时长为7 min。在最优工作结构参数与工艺参数组合下,种子丸粒化包衣试验质量较高,研究结果可为其他不规则种子包衣提供参考。     

振动力场提高牧草种子丸粒化包衣效果数值模拟与试验

为提高牧草种子丸粒化包衣合格率,对振动力场作用下的小粒不规则牧草种子进行丸粒化包衣研究.运用Solid-Works和离散元仿真软件EDEM建立了包衣锅三维模型及仿真模型,研究了牧草种子丸粒化包衣过程的运动规律.引入振动后的仿真结果表明:在包衣锅转速为40 r/min,包衣锅振动频率为20 Hz,振幅为2 mm,包衣锅倾角为35°的条件下,种群能在不同的时间点、相同的空间区域分布较为离散,种群的运动剧烈加速种粉间的离散程度,促使种粉达到"沸腾"状态,使其进入彼此间隙,增大种粉间碰撞摩擦次数,达到丸粒包衣的理想效果.试验结果表明:随包衣锅振动频率的增加,单籽率及有籽率均略有提高,而当振动频率为20 Hz时,单籽率及有籽率可达到较理想的丸粒化效果;正交试验结果表明:当包衣锅转速为40 r/min,包衣锅振动频率为20 Hz,包衣锅倾角为35°,包衣时间为20 min时,单籽率达到82.08%,包衣合格率达到98.22%,研究结果可为小粒不规则种子包衣提供参考依据.     

磁粉包衣丸粒化蔬菜种子活力性能试验

为了满足磁吸式精密播种需要,提出了一种以滑石粉和细铁粉为填料的磁粉包衣剂。通过对白菜和甘蓝2种蔬菜种子的磁粉包衣丸粒化和磁化处理,试验研究了不同铁粉含量的磁粉剂在外磁场磁化作用下,对白菜、甘蓝种子发芽率、发芽势、活力指数的综合影响。试验结果表明：磁粉包衣丸粒化对种子早期萌发有抑制作用,但磁粉剂中铁粉质量分数控制在20%以内时,在磁场综合作用下,能明显提高种子后期的发芽率和活力指数,改善幼苗素质,促进幼苗根茎生长,根据试验得出的发芽率、发芽势、活力指数和幼苗素质,得到丸粒化用磁粉剂铁粉最佳质量分数：白菜种子为20%,甘蓝种子为10%,2种种子的磁化磁场强度为100 mT,研究结果为推动磁吸式精密播种技术的应用提供了试验依据。     

影响玉米薄层干燥速率的诸因素研究

通过对吉林省几个主要品种的玉米进行薄层干燥试验,确定了影响玉米薄层干燥速率各因素的主次,分析了各因素对玉米薄层干燥速率影响的规律性,提出了玉米品种对薄层干燥速率有不可忽视的影响,建立了吉林省两个产量较大的玉米品种的薄层干燥方程,从而为进一步进行玉米深床干燥的研究打下了基础,为设计适合我国特点的玉米干燥系统提供了理论依据。     

有机-无机复合粘结剂对沙拐枣种子丸粒化研究

合成了有机-无机复合粘结剂,选择沙拐枣为研究对象,通过各种原料配比对崩解时间的影响,确定了种子丸粒化的配方.该配方使种子重量增加了3～5倍,具有一定的吸水保水性能,不仅解决了飞播时种子随风飘移的问题,而且也解决了种子崩解、营养、保水的问题,从而提高了种子的发芽率和成活率.     

BYW-400型冰草种子振动丸粒化包衣机种子丸化运动特性

为探究冰草种子丸化包衣运动特性,揭示冰草种子丸化包衣机理。该文采用理论分析、数值模拟、试验验证相结合的方法,研究冰草种子丸化规律及运动特性。建立了基于Hertz接触理论的振动模型与转动模型,对物料流流动特性进行了分析。利用离散元仿真软件EDEM对振动强度为21%和无振动以及不同的包衣锅倾斜角度进行10 s模拟仿真及其混合度分析,并通过单因素对照试验验证了丸化包衣中振动和转角对丸化合格率的影响。研究结果表明:冰草种子的丸化与种子和粉料的碰撞深度、种粉间的最大载荷、黏性底层厚度有关;振动的引入,可以改变速度的大小,提高湍流流动性和颗粒间运动复杂程度,最终可以提高种子丸化合格率;包衣机在包衣锅转速为48.6 r/min、包衣锅倾角40.3°的情况下,改变振动强度可以明显影响丸化率,且当振动强度为21%、倾斜角度约为45°时,丸化合格率能达到89.5%。该研究为揭示冰草种子丸化包衣机理提供参考依据。     

污泥过热蒸汽薄层干燥特性及干燥模型构建

为了解污泥常压过热蒸汽薄层干燥特性,搭建了常压过热蒸汽干燥试验台,进行了2、4、6和10 mm厚度污泥在不同过热蒸汽温度160~280℃下薄层干燥试验,并分段对试验数据进行拟合分析,得到了模型参数与过热蒸汽温度、污泥厚度之间的关系。结果表明:污泥在较高温度过热蒸汽干燥后没有氧化燃烧,且裂纹密集,表面粗糙,利于干燥的进行。污泥薄层在干燥初始阶段存在凝结过程,过热蒸汽凝结在物料表面使其质量不降反而增加,导致干燥时间延长,凝结水质量和干燥时间的增幅受过热蒸汽温度的影响较大,过热蒸汽温度越高,增幅越小,而污泥的厚度对污泥质量和干燥时间的增幅影响较小。根据斐克第二定律,得到2、4、6和10 mm厚度污泥在160~280℃过热蒸汽干燥水分有效扩散系数分别为2.0641×10-9~8.8527×10-9、4.3738×10-9~1.6626×10-8、6.6082×10-9~2.46×10-8和1.1916×10-8~4.0806×10-8 m2/s,由Arrhenius方程建立有效扩散系数的对数与温度倒数的线性关系,得到水分的活化能分别为26.250、22.032、21.894和20.961 kJ/mol。试验结果可为污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。     

花生仁薄层干燥试验研究

通过花生仁薄层干燥试验,探讨了风温、风速、相对湿度等参数对花生仁干燥速率的影响。分析结果表明:风温是影响干燥速率的主要因素。其次是风速,而相对湿度和物料初始水分影响则很小。同时,根据试验分析还建立了干燥速率的数学模型。     

带绒棉种丸粒化加工工艺的研究

设计了棉种不脱绒直接进行加工、丸粒化的新工艺,从而实现带绒棉种机械化精量播种。为了实现这一工艺过程,采用介电式种子分选机对带绒棉种进行精选加工,设计成功了滚筒式丸化机进行丸粒化加工。通过丸粒化工艺试验和丸粒化棉种种植试验,证明这一加工工艺可行。为棉花生产过程机械化提供了新的工艺和设备     

机械通风干燥玉米的试验研究

本文介绍1987年底、1988年底两次在河北正定县三个粮站使用环境空气进行机械通风干燥散堆玉米的试验。试验采用三种通风系统:一是用移动式三角架风槽组成“U”形,配轴流风机或离心风机;二是用三角架风槽布置成“非”字型,配轴流风机;三是用砖垛风道配轴流风机。先后两次试验结果表明,原始水分为16.5～17.5％、堆高2～4米的玉米,经三种方式通风32～42小时左右,水分均可被均匀干燥到安全贮藏所需的13.5～14.5％,平均每吨玉米、每降低1％水分,耗电0.17～0.48kW·h。     

Research on hot-air drying and control model for dry basis moisture content of seed cotton

为了使机采籽棉在清棉、轧花等加工前把水分控制到合适的范围以提高加工质量,需要对籽棉进行一定的烘干处理,并对烘干过程进行实时控制。该文设计了籽棉热风烘干的三因素三水平正交回归旋转试验,研究了喂花量、籽棉初始干基含水率和热风温度这3个因素对籽棉烘干后干基含水率的影响。试验结果表明喂花量、籽棉初始干基含水率和热风温度对籽棉干燥速率都有较明显的影响,烘干过程的前15 s干燥速率变化较快,之后趋于平缓。分别使用单项式扩散模型、Page模型和二次多项式模型进行拟合,发现单项式扩散模型拟合效果最好,决定系数R2均值为0.9549。该模型应用于实际生产中籽棉烘干的实时控制。效果表明使用该模型后烘干效率更高,籽棉烘干后干基含水率一致性更好。     

籽棉热风烘干控制干基含水率模型的研究

为了使机采籽棉在清棉、轧花等加工前把水分控制到合适的范围以提高加工质量,需要对籽棉进行一定的烘干处理,并对烘干过程进行实时控制。该文设计了籽棉热风烘干的三因素三水平正交回归旋转试验,研究了喂花量、籽棉初始干基含水率和热风温度这3个因素对籽棉烘干后干基含水率的影响。试验结果表明喂花量、籽棉初始干基含水率和热风温度对籽棉干燥速率都有较明显的影响,烘干过程的前15s干燥速率变化较快,之后趋于平缓。分别使用单项式扩散模型、Page模型和二次多项式模型进行拟合,发现单项式扩散模型拟合效果最好,决定系数R2均值为0.9549。该模型应用于实际生产中籽棉烘干的实时控制。效果表明使用该模型后烘干效率更高,籽棉烘干后干基含水率一致性更好。     

基于高速摄像的玉米种子滚动摩擦特性试验与仿真

玉米种子的滚动摩擦系数是排种器设计计算和仿真分析的重要依据,但其测量目前尚无成熟的理论与方法。该文基于能量守恒原理,借助高速摄像技术对玉米种子与有机玻璃、镀锌钢板以及玉米种子间的滚动摩擦特性进行了试验研究,得到玉米种子与有机玻璃、镀锌铁板以及玉米种子间的滚动摩擦系数分别为0.0931、0.0531和0.0782。通过玉米种子休止角试验和离散元分析软件EDEM仿真结果的对比,对所得试验数据进行了验证,结果表明所得数据准确性较高,可为排种器的设计计算与仿真分析提供理论依据。     

热管联合多级串联热泵玉米干燥系统性能试验

中国东北地区现有的粮食干燥系统多为大型多段塔式燃煤干燥系统,在粮食干燥过程中,热空气与粮食经过一次换热后,生成的高温高湿废气直接排入了大气,不仅造成了能量的巨大浪费,而且严重污染了环境。该文针对东北地区寒冷气候特点及多段塔式燃煤玉米干燥系统存在的高能耗、高污染问题,开发了一种热管联合多级串联热泵玉米干燥系统,该系统能够实现对多段塔式燃煤玉米干燥中废气的余热回收和废气中杂质的清洁处理,从而达到节能减排的效果。在该系统的基础上研制了50、150和300 t/d的系列化玉米热泵干燥装备,进行了3种规模的产业化示范,并对300 t/d的玉米热泵干燥系统进行了性能试验。结果表明,系统每小时的耗电量为538 kW·h,除湿速率为2016 kg/h,热泵机组的制热系数COP(coefficient of performance,COP)在3.7~6.7之间,除湿能耗比SMER(specific moisture extraction rate,SMER)为3.75 kg/(kW·h)。对多段塔式玉米热泵干燥和玉米燃煤干燥经济性进行比较研究,结果表明:得到1 kg干玉米的热泵干燥成本为0.038元,而燃煤干燥的成本为0.049元,单位玉米的热泵干燥成本比燃煤干燥成本降低22.4%。与玉米燃煤干燥相比,玉米热泵干燥能大量降低污染物的排放,节能减排效果明显,可为热泵干燥技术在粮食烘干领域应用提供有价值的参考。     

甜玉米米粉滚筒干燥加工工艺优化

为了解决酶解后的甜玉米滚筒干燥制成的米粉吸水膨胀及感官状态差的问题,该文对甜玉米酶解液经过滚筒干燥制成的甜玉米米粉的加工工艺进行了研究。依据产品吸水性指数和感官评分,确定了糯玉米淀粉作为交联剂,添加量为25%。根据糊化度,滚筒干燥效果,确定了糊化温度85℃、糊化时间30min。并且在单因素试验的基础上进行了三因素三水平的响应面试验设计,以甜玉米酶解液质量分数、蒸汽压力、滚筒转速为考察因素,以吸水指数和感官评分为考察指标,对试验数据拟合得到的回归方程进行统计检验和分析。较佳滚筒干燥条件为:甜玉米酶解液质量分数17%、蒸汽压力0.5MPa、滚筒转速2.5r/min。在此试验条件下,产品的感官评分为8.75分,吸水指数为5.3,并在此条件下进行多次验证试验,试验值在95%的置信区间内很好地符合预测值,为工业化生产婴儿甜玉米米粉提供指导。     

盐胁迫对玉米发芽和苗期生长的影响

通过室内培养及盆栽试验，研究了不同浓度NaCl胁迫对玉米种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明，≤0．5g／L NaCl处理有利于提高玉米种子萌发率、发芽率和根、芽的伸长及根数的增加。随盐胁迫浓度的增大，玉米种子萌发率、发芽率急剧下降，根芽伸长及根数极受抑制，0．5g／L NaCl可能是影响玉米种子发芽的临界浓度。用≥0．5g／L NaCl的盐溶液长期灌溉会因土壤中盐分累积而使玉米生长受阻，成活率下降，幼苗在形态上表现出盐害效应。用自来水（0．1g／L NaCl）处理的玉米幼苗在植株干重、根系干重、含水量等5个指标都较其它处理达显著水平，说明用低盐浓度（0．1g／L NaCl）灌溉可促进玉米生长发育，提高产量。     

种子玉米籽粒果柄断裂机理试验研究

为降低种子玉米脱粒过程中的机械损伤,掌握种子玉米籽粒果柄的断裂机理,该文对不同品种、不同籽粒含水率、不同施力方式下的种子玉米籽粒果柄断裂特性进行了分析,试验结果表明：随籽粒含水率的增大,果柄抗压强度、抗弯强度、抗剪强度都减小,但抗拉强度增大;压力施力方式对果柄断裂力的影响程度最大,剪切力施力方式对果柄断裂力的影响程度最小;在同一分离方式下,不同品种玉米粒穗分离的难易程度不同。从而为玉米种子低损伤脱粒方式及部件研究和脱粒系统设计提供依据。     

糙米的厚层微波干燥

研究了顺流通风状态下厚层糙米的微波干燥问题，实验结果表明：随着微波功率的增加，糙米的温度和干燥速度随之增加。如果微波的功率被控制在0.05～0.09 kW/kg范围内，风速被控制在0.12～0.20 m/s范围内，则可以保证不出现爆腰和发芽率降低等质量问题。且糙米的有效干燥厚度大约为0.130 m，此值大于同等条件下稻谷的有效干燥厚度。在微波加热的条件下干燥糙米的效率要高于稻谷干燥的效率。     

稻谷种子安全干燥温度模型研究

以稻谷干燥时的活力退化动力学方程为基础，结合稻谷玻璃化转变理论建立了稻谷种子安全干燥温度模型。并通过稻谷种子的发芽率试验确定了种子安全干燥温度模型方程的系数。数学模拟结果表明，稻谷干燥过程中随着水分的降低，种子安全干燥温度曲线存在一个最低点；依据稻谷初始含水率由高到低，其最低安全干燥温度由低到高，而且种子通过最低安全干燥温度曲线最低点以后所能承受的温度则有所提高；当稻谷初始含水率低于13%(w.b.)时，种子安全干燥温度曲线后半段近似为一直线，不再有拐点（最低点）。论文最后提出了稻谷种子安全干燥温度和操作工艺，以及选择种子安全干燥温度时应注意的问题。