固定床上下换向通风小麦干燥模拟与工艺优化.pdf

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1、第31卷第22期2922015年11月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．31No．22Nov．2015固定床上下换向通风小麦干燥模拟与工艺优化颜建春，谢焕雄※，胡志超，魏海，游兆廷，徐弘博(农业部南京农业机械化研究所，南京210014)摘要：为了研究固定床上下换向通风干燥机理，确定合理烘干工艺参数，根据通风加热干燥过程中小麦和介质空气之间热质传递关系，采用经典PDE模型为理论基础，建立了适用于小麦固定床换向

2、通风干燥计算机模拟的离散化模型。此模型可计算出小麦实时干燥状态、批次小麦干燥耗时、能耗经济成本等，并能依此推算出最优作业参数。经实际验证，模型模拟计算结果与试验结果基本相符，整床层小麦平均含水率模拟值和试验值的相关系数r达0．995，模型模拟可用于不同环境温度和相对湿度下的最优通风温度和风量分析。论文分析了换向通风干燥过程床层小麦含水率和温度变化规律；根据小麦收获时天气状况，选择环境温度20～35。C，环境相对湿度20％～85％范围，以批次烘干单位质量湿小麦能耗成本最低为优化判据，确定通风温度、风量及对

3、应单位质量小麦烘干能耗成本，为实际小麦烘干工艺参数设定提供参考。关键词：干燥；优化；模型；换向通风doi：10．11975／j．issn．1002-6819．2015．22．040中图分类号：$226．6文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015卜22—0292—09颜建春，谢焕雄，胡志超，魏海，游兆延，徐弘博．固定床上下换向通风小麦干燥模拟与工艺优化[J]．农业工程学报，2015，31(22)：292--300．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．22．04

4、0http：／／www．tcsae．orgYanJianchun，XieHuanxiong，HuZhichao，WeiHai，YouZhaoyan，XueHongbo．Simulationandprocessoptimizationofupwardanddownwardreversingventilatingdryingbyfixedbed[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)

5、，2015，31(22)：292--300．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．22．040http：／／www．tcsae．orgO引言小麦是中国主要粮食作物之一，年产量达1．2亿t【l】(约占全世界小麦产量的17．8％)，其中有60％～80％的小麦由农户干燥并贮存[2】。近年来，随着大田作物机械化收获快速发展，小麦机收水平已超过90蚶31，农村有限的晾晒设施已不能满足当前小麦机械集中化收获后及时干燥的要求，

6、对适用于产地干燥的机械设备需求越来越大。大型种植农场通常配置大中型塔式、循环式干燥机对收获后的小麦进行集中干燥，批次处理量大，但一次性投入成本高，而分散种植农户很难接受并适应该集中烘干作业模式【4-6】，多采用固定床通风干燥机作为农产品收获后的补充或应急干燥设备，该类设备结构简单、价格低廉，适用于多类农产品干燥，符合中国农村生产实际[2】，然而该类设备多为粗放型农产品通用干燥设备，缺少适用于农产品在不同环境条件和物料初始含水率下最优作业参数，导致作业过程中能量损耗严重。论文针对自行研发的5H．2．0A箱

7、式固定床换向通风干燥机，通过理论模型模拟计算的方法，确定在不同环收稿日期：2015．08—13修订日期：2015—10．15基金项目：中国农业科学院科技创新工程(农产品分级与贮藏装备创新团队)：公益性行业(农业)科研专项(201203037)作者简介：颜建春，男(汉)，江苏盐城人，主要从事农产品加工技术与装备研究。南京农业部南京农业机械化研究所，210014。Emaihyan．jc@foxmail．corn※通信作者：谢焕雄，男(汉)，广西浦北人，研究员，主要从事农产品加工技术与装备研究。南京农业部南京

8、农业机械化研究所，210014。Emaihnfzhongzi@163．com境空气温度、相对湿度、小麦初始含水率下，使得能耗成本最低的通风设定温度与风量组合，为研发的烘干设备提供适用于小麦烘干，并且烘干经济成本最低的烘干工艺提供参考。1换向通风小麦干燥模型模拟1．1小麦干燥PDE模型简介根据前人利用偏微分方程(partialdifferentialequation)模型模拟固定床谷物干燥过程的研究经验‘7。101，为减化计算，对固定床小麦干