谷物干燥装置水势模型研究范文

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《农业装备技术杂志》2014年第四期

1谷物水分计算

谷物干燥时间与谷物内水分的蒸发效率相关，研究谷物的干燥模型也就是研究谷物内部水分的流动模型[2]。建立谷物的干燥程度随时间变化的模型来计算谷物内部水分，也就是利用相对含水率来表示干燥程度。由式（2）和（3）可以求解干燥t时刻谷物的相对含水率MR，利用式（1）求解谷物含水率M(t)还需要知道谷物的初始含水率Mo和平衡含水率Me。对于谷物干燥的平衡水分Me采用修正Henderson方程作为谷物的水分变化计算公式。由于在干燥仓内有3块热交换床将谷物层分为3层，记最底层热交换床的谷物为第1层，中间层热交换床的谷物为第2层，最上层热交换床的谷物为第3层。由于冷空气先后通过3层热交换床进行加热，所以通过每一层谷物的通风温度不同；另外通过第1层后的空气湿度就是进入第2层时的空气湿度，通过第2层后的空气湿度即为第3层谷物的空气湿度，故而通过每一层的通风湿度也不同，所以需要计算每一层的平衡水分。空气相对湿度增量是由于谷物内部的水分蒸发到空气中产生的，可以通过计算谷物相对含水率MR的减小量来计算。每一层谷物相对含水率MR由于干燥温度和通风相对湿度的不同而不相等，同一层的谷物干燥循环次数不同时其MR也不相等，记经过n次循环干燥后第1层、第2层、第3层的谷物相对含水率分别。

2干燥循环次数计算

干燥后谷物的水分影响谷物储藏的安全性，我国稻谷安全储藏水分有统一规定，对于各类型的稻谷根据环境温度有不同的最高含水率规定，规定中各类水稻的含水率都不能超过14.5%。本文研究的水稻干燥装置是循环式多次干燥，每个干燥循环时间为4.3min，通过（6）到（9）式就可以计算每次干燥循环后的谷物含水率如表2所示。由表1可以对干燥过程谷物内部的水势变化进行分析，M(t)''''n为谷物经过一次干燥循环后的含水率，表中可以看出干燥9个循环时间后，谷物的含水率达到14.0368%，即可满足安全储藏的要求。继续增加干燥循环的次数，谷物的含水率进一步降低，但是随着干燥循环次数的增加，谷物内部含水率的降低速度变慢，如图3中M(t)''''n、M(t)''''''''n、M(t)''''''''''''n随干燥循环次数的变化曲线斜率逐渐减小。相应的随着干燥循环次数的增加，每一层干燥后通风湿度的增量也逐渐减小，如图4所示。从图4中还可以看出在相同的干燥循环次数条件下，通过第1层热交换床后的通风湿度增量相对于第2层和第3层较大。通过以上分析可以看出干燥循环12次后，谷物的含水率为12.9741%，继续增加循环次数谷物的含水率变化很小，而且会增加能耗，因此本文设计的谷物干燥装置采用12次干燥循环。

3结语

研究了谷物内部水分的流动模型，对每个谷物干燥循环过程中谷物的含水率进行计算，研究表明干燥9个循环时间后，谷物的含水率达到14.0368%，12个干燥循环后谷物的含水率能达到12.9741%，而这之后想要继续降低谷物的含水率则变得困难。

作者：沈辉叶盛勇鞠海蒙孙亚孙健单位：扬州大学机械工程学院