顺流式粮食干燥机的总体设计Word文档下载推荐.docx

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1.1谷物干燥的现状及发展趋势

1.1.1谷物干燥的意义

谷物干燥是谷物收获后的一个关键环节，因为收获时为了减少田间落粒损失都注意适时收获，而适时收获的谷物其水分含量较大，如不及时干燥则会引起谷物霉烂变质。

据统计，我国每年收获的粮食中由于干燥不及时而造成的霉烂损失达500～1000万屯，估计占全年谷物总产量的1.5%～3%;

在南方梅雨季节较长的地方（如江苏、浙江、安徽、湖北以及上海等），每年粮食霉烂损失高达10%左右，可见谷物干燥是一个不得忽视的问题。

国内情况:

我国的谷物干燥（主要指机械干燥）始于50年代，50年代初为了生产引进了苏联的高温干燥机，自行设计了大型高温干燥塔参照该机型结构和原理，在北方的粮食系统中逐步应用。

60～70年代各地自行设计了多种中、小型谷物干燥机，由固定干燥机厂生产，最后到全国的推广。

70～80年代几种大、中型谷物干燥机又被设计出来，被推广使用在粮食系统及国营农场中。

各种谷物干燥机近两万台分布在全国各地，其中主要是中、小、大型干燥机约两千台左右。

目前我国的谷物干燥机是用烟煤为主要热源，供热使用燃煤热风炉，以热风为来源进行干燥，对粮食零污染。

少数谷物干燥机（主要在农场）使用柴油炉供热干燥，有较高的热效率，但会造成一定程度的污染对粮食。

近年来我国谷物干燥技术发展迅猛，各高等院校和研究部门所研究的新型干燥工艺慢慢应用于生产，新产品不断增多在干燥机生产厂，产量在逐步扩大，电子计算机模拟分析也开始应用。

目前谷物干燥技术中引人注目的几个问题如下：

目前使用的燃煤热风炉使用寿命较短，热效率较低，应如何解决？

我国南方的燃煤供应困难，燃油价格又较高，应如何选择能源问题？

对北方高水份粮（如玉米，含水30%以上）的干燥应采用什么样的干燥原理与工艺？

我国农村、农场和粮食系统（粮库）应怎样合理地布置谷物干燥点及网络？

国外情况:

国外的较发达国家（如美、俄、英、法、日等）的谷物干燥有50多年的历史，大体分为三个阶段，第一阶段即50～60年代的谷物干燥机械化;

第二阶段60～70年代的谷物干燥自动化；

第三阶段70～80年代的谷物干燥提高干燥质量和降低干燥成本阶段。

继续提高干燥质量、实现微机控制和微机管理在90年代主要是。

但情况亦有所不同在各个国家。

美国：

谷物干燥机在全国应用比较多，中、小型低温干燥仓及大、中兴高温干燥机为主要的机型，这些机器主要对象以干燥玉米和小麦为主，热源为柴油（煤油）和液化石油气，采用直接加热干燥。

料位控制、风温控制及出粮水分控制为系统主要对象。

开始在美国应用太阳能干燥机，但由于设备投资大占地面积大等原因，目前应用不多。

独联体：

谷物干燥机应用比较普遍，大都成了工厂化生产，有较完善的自控系统，其谷物干燥机型以大、中型居多，为高温干燥方式。

较普遍地应用干、湿粮混合加热干燥工艺（又称分流循环干燥工艺），具有一次降水幅度大、节能和提高干燥质量的优点。

干燥中采用的热源是柴油和煤油，为直接加热干燥。

日本：

谷物干燥设备是从二次大战后发展起来的，主要发展适于干燥水稻的中、小型设备。

机型有：

小型固定床式谷物干燥机，中、小型循环式谷物干燥机及大型谷物干燥机等。

采用热源是柴油和煤油，少量采用稻壳为燃料。

在个干燥设备中大都装有较完善的自动控制系统，比较重视干燥质量

1.1.2谷物的特性及谷物干燥的机理

谷物是一种生命体，以呼吸作为维持生命的方式，呼吸时要吸氧和发生化学反应，由于环境供养条件的不同，呼吸的方式也不同。

在谷物中水分以三种形式存在，即机械结合水、物理化学结合水、化学结合水。

在干燥过程中主要是去掉机械结合水和部分物理、化学结合水。

谷物是多孔型胶质体，这个水分则以不同的形式存在于谷粒表面、毛细管中以及细胞内。

当介质条件参数使它具有发散条件，即介质水蒸汽分压力小于谷粒表面水蒸汽压力时，则谷粒中的水分以液态或汽态由谷粒里层向外扩散，并由表面蒸发。

理想的干燥过程，影视谷粒内部的水分扩散速度与表面的蒸发速度相等，但一般情况下由于选择干燥参数的不当及谷物本身特性所限，常出现两种速度不等的现象，即外控状态和内控状态。

外控状态：

是指谷粒表面水分蒸发速度低于谷粒内部的水分扩散速度，这种现象经常出现在谷物细小或者谷物水分含量大时，为了提高谷物干燥的速度，可适当提高介质温度，降低介质相对湿度或增加介质流速。

内控状态：

是指谷粒内部扩散速度小于表面蒸发速度的状态。

在这种情况下为了提高干燥速度，可有两种措施：

一种措施是调整介质状态参数，即在提高介质温度的同时降低介质流速；

介质温度提高谷物温度也升高，谷物升高则使其水的粘滞性下降，内部水蒸气分压力增加，会增加内部扩散的速度；

因其介质流速减小，则其蒸发速度下降或者保持不变，以达到两种速度的一致；

或是提高介质温度的同时增加介质相对湿度，这样也能调整两者速度关系。

1.2.3影响粮食干燥过程的因素

粮食干燥是一个复杂的传热传质过程。

影响这个过程的因素是很多的，如粮食的品种和特性、干燥介质的参数、环境条件和干燥工艺等，现分述如下：

热风温度:

热风温度提高时，它传给粮食的热量就增多，从而增强了粮食表面水分的汽化能力，使粮粒内部水分转移的速度加快。

此外热风温度增高，则其饱和湿含量增加，带走水分的能力也加强。

因此提高热风温度不仅可以提高干燥速率，缩短干燥时间，而且还会降低单位热耗。

限制热风温度提高的因素是粮食品质，热风温度过高，则粮温升高，品质下降。

所以，在不影响粮食品质的前提下应尽量采用高的热风温度。

热风风量:

适当增加干燥介质穿过粮层的速度，也能加速粮食的干燥过程。

当热风湿度和粮食含水量相同时，热风流速在0.5米/秒以下范围内的干燥作用最为明显。

试验结果证明，热风流速从0.3米/秒增加到0.5米/秒时，干燥速度大大加快，但是，当流速增加到0.7米/秒以上时，反而不能使干燥速率加快。

粮食的初始水分较高时，热风流速对干燥过程的影响较显著。

干燥前粮食的含水率:

粮食水分含量的大小，影响着干燥过程的快慢。

当粮食含水率较低时，干燥过程所蒸发的主要是微毛细管水和吸附水，而这些水分的蒸发是比较困难，当粮食含水率较高时，其水分主要是自由水，自由水容易蒸发，所以，干燥过程就快。

热风相对湿度:

热风湿度影响它的吸湿能力，当热风达到饱和时，则不再吸收水分，失去干燥作用。

因此，热风湿度也会影响干燥速率。

五、粮层厚度干燥室中粮层的厚薄对干燥过程有很大影响。

风流速一定时，适当的粮层厚度，就可以保证粮层中水分蒸发有足够的热量，加速粮食的干燥过程。

但是，粮层过薄，则单位热耗增加，而且还可能使粮食过早出现表皮硬化，影响粮食品质，延缓干燥过程

1.2谷物干燥机简介

谷物干燥机的种类很多，按换热方式和作业方式的不同分为以下几类：

1.2.1对流换热式谷物干燥机

这种干燥机以热空气或热烟气（炉气）为介质对加热和载湿，以进行干燥。

根据所采取介质温度的高低，该干燥机分为高温干燥机低温干燥机两种。

（1）高温干燥机：

此干燥机介质温度较高（为80～300℃），干燥速度较快（小时降水率为2.5%左右），又称高温、快速干燥机。

这种干燥机又有一下不同结构形式。

a.流化床式干燥机：

该机由倾斜3～5度的孔板下面向上吹热风，将谷层吹成流化状态，谷物沿孔板向低处缓缓流动并逐步得到干燥。

干燥后的谷物从一侧流出。

穿过谷层的潮气由机器上方的排气口排出。

由于谷层较薄气流围绕谷物分布较均匀，其干燥均匀较好，但因干燥时间较短（40～50秒）其降水幅度较小（1%～1.5%）。

该机没有冷却装置，干燥后的热粮需由人工摊晾使其温度降下到不高于环境温度5℃的程度，以防谷层表面结露。

该机适于小规模生产使用。

b.滚筒式干燥机：

滚筒式干燥机有简易型和复式型两种，前者只有加热滚筒，后者除有加热滚筒外还有冷却滚筒，现介绍复式滚筒式干燥机的工作过程。

湿谷物由加热滚筒的一端随同热空气（或炉气）一道进入该滚筒，由于滚筒回转（26～30r/min）并轴线有1～3.5度的倾斜，则谷粒不断被筒内的抄板带起而又滑落，逐步向滚筒的低处端移动并由出口流出，然后进入冷却滚筒，经冷却后流出。

进入热滚筒的介质温度150～200℃，谷物受热1～2分钟，可降水1%～1.5%

c.气流式干燥机：

此干燥机是在谷粒被气流输送过程中进行加热和干燥，有的还没有缓苏段和余热加热段。

其工作过程为谷粒在倒粮管中一方面随着高温气流（80～90℃）上升，一方面被加热吸收一定的热量，热量一部分使谷粒表面的水分蒸发，一部分使谷粒的温度升高。

温度升高的谷粒出管后碰到当帽（反射弧形），使其落入缓苏室。

在缓苏过程中，继续向谷粒的内部传递热量，使谷粒内部的水分不断地向其表面转移扩散，谷粒靠自重进入余热干燥室再次被回收的余热空气加热干燥，其废气由废气出口排出机外。

该机结构简单，使用较方便，适于小规模批量生产。

d.竖箱式干燥机：

该机为竖立的箱子，谷物从箱的上端至箱的下端，由于箱内有热空气通过，使谷物得到加热干燥。

根据该机气流方向不同和结构不同和结构上的差异，竖箱式干燥机又有横流、顺流、逆流和混流式四种形式。

e.横流式干燥机：

该机为矩形断面的竖箱，内有热风与冷风的配风室，两侧有两条谷物流经的通道，其下端有排粮搅龙及排料器。

其配气室的侧壁及谷物通道的外壁均制成孔板状，以便使从热气室或冷配气室射出的气流水平穿过谷层。

因气流方向与谷物流动方向垂直，故称其为横流干燥机或错流干燥机。

该机的谷层较薄（200～400mm），干燥速度较快，可连续进料、加热、冷却、卸粮，适于大规模连续生产。

该机性能特点是：

谷物流经谷物通道的受热程度不一致，即靠近热风室一侧的谷物因始终与高温介质接触其受热程度较大，降水幅度较大；

而靠近机器外侧的谷物因始终与经过吸湿的戒指接触，起受热程度较小，降水幅度也较小，因而该机的谷物干燥均匀性差。

此外，为了不使靠近热风室的谷物层过热，该机的介质温度不宜选取过高，一般以100℃以内为限。

在有的横流式干燥机（美国的贝利克型）上为了改善谷物层受热的不均性，在谷物通过的加热段中间增设了一个换层器，该换层器为四块坡板制成，可使通道内的内测与外侧谷物流经四块不同放下过的倾斜板时得以位置上的变换（如同人下转梯那样）。

f.顺流式干燥机：

顺流式干燥机的结构为漏斗式或角状管式，现以漏斗式为例，说明此谷物干燥机的工作过程。

该机为矩