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《農(nóng)業(yè)裝備技術雜志》2014年第四期

1谷物水分計算

谷物干燥時間與谷物內(nèi)水分的蒸發(fā)效率相關，研究谷物的干燥模型也就是研究谷物內(nèi)部水分的流動模型[2]。建立谷物的干燥程度隨時間變化的模型來計算谷物內(nèi)部水分，也就是利用相對含水率來表示干燥程度。由式（2）和（3）可以求解干燥t時刻谷物的相對含水率MR，利用式（1）求解谷物含水率M(t)還需要知道谷物的初始含水率Mo和平衡含水率Me。對于谷物干燥的平衡水分Me采用修正Henderson方程作為谷物的水分變化計算公式。由于在干燥倉內(nèi)有3塊熱交換床將谷物層分為3層，記最底層熱交換床的谷物為第1層，中間層熱交換床的谷物為第2層，最上層熱交換床的谷物為第3層。由于冷空氣先后通過3層熱交換床進行加熱，所以通過每一層谷物的通風溫度不同；另外通過第1層后的空氣濕度就是進入第2層時的空氣濕度，通過第2層后的空氣濕度即為第3層谷物的空氣濕度，故而通過每一層的通風濕度也不同，所以需要計算每一層的平衡水分。空氣相對濕度增量是由于谷物內(nèi)部的水分蒸發(fā)到空氣中產(chǎn)生的，可以通過計算谷物相對含水率MR的減小量來計算。每一層谷物相對含水率MR由于干燥溫度和通風相對濕度的不同而不相等，同一層的谷物干燥循環(huán)次數(shù)不同時其MR也不相等，記經(jīng)過n次循環(huán)干燥后第1層、第2層、第3層的谷物相對含水率分別。

2干燥循環(huán)次數(shù)計算

干燥后谷物的水分影響谷物儲藏的安全性，我國稻谷安全儲藏水分有統(tǒng)一規(guī)定，對于各類型的稻谷根據(jù)環(huán)境溫度有不同的最高含水率規(guī)定，規(guī)定中各類水稻的含水率都不能超過14.5%。本文研究的水稻干燥裝置是循環(huán)式多次干燥，每個干燥循環(huán)時間為4.3min，通過（6）到（9）式就可以計算每次干燥循環(huán)后的谷物含水率如表2所示。由表1可以對干燥過程谷物內(nèi)部的水勢變化進行分析，M(t)''''n為谷物經(jīng)過一次干燥循環(huán)后的含水率，表中可以看出干燥9個循環(huán)時間后，谷物的含水率達到14.0368%，即可滿足安全儲藏的要求。繼續(xù)增加干燥循環(huán)的次數(shù)，谷物的含水率進一步降低，但是隨著干燥循環(huán)次數(shù)的增加，谷物內(nèi)部含水率的降低速度變慢，如圖3中M(t)''''n、M(t)''''''''n、M(t)''''''''''''n隨干燥循環(huán)次數(shù)的變化曲線斜率逐漸減小。相應的隨著干燥循環(huán)次數(shù)的增加，每一層干燥后通風濕度的增量也逐漸減小，如圖4所示。從圖4中還可以看出在相同的干燥循環(huán)次數(shù)條件下，通過第1層熱交換床后的通風濕度增量相對于第2層和第3層較大。通過以上分析可以看出干燥循環(huán)12次后，谷物的含水率為12.9741%，繼續(xù)增加循環(huán)次數(shù)谷物的含水率變化很小，而且會增加能耗，因此本文設計的谷物干燥裝置采用12次干燥循環(huán)。

3結語

研究了谷物內(nèi)部水分的流動模型，對每個谷物干燥循環(huán)過程中谷物的含水率進行計算，研究表明干燥9個循環(huán)時間后，谷物的含水率達到14.0368%，12個干燥循環(huán)后谷物的含水率能達到12.9741%，而這之后想要繼續(xù)降低谷物的含水率則變得困難。

作者：沈輝葉盛勇鞠海蒙孫亞孫健單位：揚州大學機械工程學院