順流式谷物烘干機系統(tǒng)設(shè)計（全套含CAD圖紙）

畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 順流式谷物烘干機系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院專業(yè)班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師II摘要中國是糧食生產(chǎn)大國，而剛收獲的糧食需要經(jīng)脫水、干燥處理后才方便存儲和運輸，每年我 國都會因為未及時干燥而造成糧食的霉變和蟲化，從而造成嚴重的損失。降低或除去物料中的水分稱為干燥。在谷物收獲中，干燥具有十分重要的意義。本設(shè)計針對這一問題設(shè)計了一臺糧食烘干設(shè)備，在設(shè)計的過程中充分考慮了不同地區(qū)氣候環(huán)境、干燥成本、干燥工藝、燃料等問題，并采用 CAD 軟件制圖，使之能明確的表達干燥機的整體結(jié)構(gòu)。同時，使用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定可靠的 PLC 控制，實現(xiàn)谷物烘干全過程即進糧、循環(huán)烘干、出糧的自動控制。關(guān)鍵詞：糧食儲藏；谷物干燥機；CAD；PLC 控制；IIIAbstractBecause China is a main grain producing countries, and freshly harvested grain needed by dehydration, drying treatment is convenient to store and transport, every year I will not timely dry and causing food mildew and insect, resulting in serious losses. To reduce or remove material moisture to dry. The grain harvest, drying has a very important significance. The design for the design of a grain drying equipment, the design fully consider the different regional climate environment, the cost of drying, drying process, fuel and other issues, and the use of CAD drawing software, which can clear the expression of drier overall structure. At the same time, the use of the system The system has simple structure, stable and reliable operation of the PLC control, and realizes the whole process of grain drying, namely, feeding, circulating and drying, and automatic control of the grain.Keywords: grain storage, grain dryer ,CAD，PLC control.IV目錄摘要 .......................................................................................................................................IAbstract ...............................................................................................................................II第一章 緒論 ........................................................................................................................11.1 谷物干燥的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ....................................................................................1 1.1.1 谷物干燥的意義 ..................................................................................................11.1.2 谷物的特性及谷物干燥的機理 ..........................................................................21.2.3 影響糧食干燥過程的因素 .................................................................................2 1.2 谷物干燥機簡介 ........................................................................................................31.2.1 對流換熱式谷物干燥機 ......................................................................................31.2.2 輻射式干燥機 ......................................................................................................81.2.3 導(dǎo)熱式干燥機 ......................................................................................................91.2.4 批量作業(yè)式干燥機 .............................................................................................9 1.2.5 連續(xù)作業(yè)方式干燥機 ........................................................................................10V1.2.6 循環(huán)作業(yè)式干燥機 ...........................................................................................101.3 谷物干燥用的燃料 ..................................................................................................111.3.1 燃料的種類和成分 ............................................................................................121.4 谷物干燥用供熱設(shè)備的種類 ..............................................................................13第二章 谷物干燥機設(shè)計 ..................................................................................................172.1 谷物干燥系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計 ...............................................................................172.2 干燥機的設(shè)計 ..........................................................................................................18 2.2.1 干燥機的外殼及工作室材料選擇 ...................................................................182.2.2 小時去水量計算 ..........................................................................................18hw2.2.3 小時干燥能力 計算 ......................................................................................18tg2.2.4 加熱室容積的確定 ..........................................................................................19 2.2.5 緩蘇室容積的確定 ...........................................................................................192.2.6 冷卻室容積的確定 ...........................................................................................192.2.7 估計干燥機的總高度 .................................................................................20總H2.3 風(fēng)機參數(shù)的計算 .......................................................................................................202.3.1 熱風(fēng)機流量 Q 計算 ...........................................................................................202.3.2 風(fēng)壓計算 ...........................................................................................................212.3.3 選擇熱風(fēng)機 .....................................................................................................222.3.4 熱風(fēng)機供熱計算 ...............................................................................................22VI2.3.5 選擇冷風(fēng)機 .......................................................................................................232.3.6 角狀管設(shè)計計算 ...............................................................................................232.3.7 角狀管樣式及鏈接方式 ....................................................................................24第三章 升運機構(gòu)及排糧機構(gòu)的計算 ..............................................................................253.1 斗式提升機的選型與計算 .......................................................................................253.1.1 輸送量的計算 ....................................................................................................253.1.2 功率計算 ............................................................................................................253.2 螺旋輸送機的選型與計算 .......................................................................................263.2.1 螺旋輸送機選型。 ............................................................................................263.2.2 螺旋輸送機輸送量的計算 ................................................................................273.3 換熱器計算 ...............................................................................................................273.3.1 換熱器的換熱量 ...............................................................................................273.3.2 計算兩種流體的“對數(shù)平均溫度差” ............................................................273.3.3 計算換熱器的總換熱面積 ................................................................................283.4 熱風(fēng)爐參數(shù)的計算 ...................................................................................................283.4.1 小時耗煤量（ ）的計算 ..............................................................................28mG3.4.2 干燥機要求爐灶的供熱量 ...............................................................................28 3.4.3 爐柵面積的計算 ...............................................................................................293.4.4 爐膛容積 ............................................................................................................293.4.5 爐高的確定 ........................................................................................................29VII3.4.6 熱風(fēng)爐的選擇 ....................................................................................................30第四章 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ..........................................................................................314.1 谷物烘干機的控制要求 ..........................................................................................314.1.1、干燥溫度的控制 .............................................................................................314.1.2、干燥速度的控制 .............................................................................................314.1.3、干燥間隙的設(shè)定 .............................................................................................314.1.4、谷物水分的控制 .............................................................................................324.2 自動控制系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................................................................324.2.1 谷物烘干工藝流程 ...........................................................................................324.2.2 谷物烘干工藝要求： .......................................................................................324.2.3 PLC 與 CPU 型號的選擇 ................................................................................334.2.4 電路圖及接線圖 ...............................................................................................344.2.5 流程圖 ...............................................................................................................37結(jié)論 ....................................................................................................................................39參考文獻： .......................................................................................................................40 致謝 ................................................................................................................................... 41VIII- 1 -第 1 章 緒論1.1 谷物干燥的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1 谷物干燥的意義谷物干燥是谷物收獲后的一個重要環(huán)節(jié)，因為收獲時為了減少田間落粒損失都注意適時收獲，而適時收獲的谷物其水分較大，如不及時干燥則必造成谷物霉爛變質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，我國每年收獲的糧食中由于干燥不及時而造成的霉爛損失達500～1000 萬噸，占全年谷物總產(chǎn)量的約 1.5%～3%；在南方梅雨季節(jié)較長的省份（江蘇、浙江、安徽、湖北以及上海等） ，每年糧食霉爛損失高達 10%左右，可見谷物干燥是一個不容忽視的問題。國內(nèi)情況:我國的谷物干燥（主要指機械干燥）始于 50 年代，50 年代初引進了蘇聯(lián)的高溫干燥機應(yīng)用于生產(chǎn)，后參照該機型結(jié)構(gòu)和原理自行設(shè)計了大型高溫干燥塔，逐步應(yīng)用在北方的糧食系統(tǒng)中。60～70 年代各地自行設(shè)計了多種中、小型谷物干燥機，由定點干燥機廠生產(chǎn)，逐步推廣到全國。70～80 年代又自行設(shè)計了幾種大、中型谷物干燥機，在糧食系統(tǒng)及國營農(nóng)場中推廣使用。全國各地擁有各種谷物干燥機近兩萬臺，其中主要是中、小、大型干燥機約兩千臺左右。目前我國的谷物干燥機主要以煤為熱源，使用燃煤熱風(fēng)爐供熱，以熱風(fēng)為介質(zhì)進行干燥，對糧食無污染。少數(shù)谷物干燥機（主要在農(nóng)場）采用柴油爐供熱直接干燥，熱效率較高，但對糧食有一定程度的污染。目前谷物干燥技術(shù)中引人注目的幾個問題如下：使用的燃煤熱風(fēng)爐使用壽命較短，熱效率較低，應(yīng)如何解決？我國南方的燃煤供應(yīng)困難，燃油價格又較高，應(yīng)如何選擇能源問題？對北方高水份糧（如玉米，含水 30%以上）的干燥應(yīng)采用什么樣的干燥原理與- 2 -工藝？我國農(nóng)村、農(nóng)場和糧食系統(tǒng)（糧庫）應(yīng)怎樣合理地布置谷物干燥點及網(wǎng)絡(luò)？國外情況:國外較發(fā)達國家（美、俄、英、法、日等）的谷物干燥已有 50 多年的歷史，大體經(jīng)歷了三個階段，即 50～60 年代的谷物干燥機械化階段;60 ～70 年代的谷物干燥自動化階段；70～80 年代的谷物干燥提高干燥質(zhì)量和降低干燥成本階段。90 年代主要是繼續(xù)提高干燥質(zhì)量、實現(xiàn)微機控制和微機管理階段。1.1.2 谷物的特性及谷物干燥的機理谷物是一種生命體，以呼吸作為維持生命的方式，呼吸時要吸氧和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于環(huán)境供養(yǎng)條件的不同，呼吸的方式也不同。在谷物中水分以三種形式存在，即機械結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水、化學(xué)結(jié)合水。在干燥過程中主要是去掉機械結(jié)合水和部分物理、化學(xué)結(jié)合水。谷物是多孔型膠質(zhì)體，這個水分則以不同的形式存在于谷粒表面、毛細管中以及細胞內(nèi)。當介質(zhì)條件參數(shù)使它具有發(fā)散條件，即介質(zhì)水蒸汽分壓力小于谷粒表面水蒸汽壓力時，則谷粒中的水分以液態(tài)或汽態(tài)由谷粒里層向外擴散，并由表面蒸發(fā)。理想的干燥過程，影視谷粒內(nèi)部的水分擴散速度與表面的蒸發(fā)速度相等，但一般情況下由于選擇干燥參數(shù)的不當及谷物本身特性所限，常出現(xiàn)兩種速度不等的現(xiàn)象，即外控狀態(tài)和內(nèi)控狀態(tài)。外控狀態(tài)：是指谷粒表面水分蒸發(fā)速度低于谷粒內(nèi)部的水分擴散速度，這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在谷物細小或者谷物水分含量大時，為了提高谷物干燥的速度，可適當提高介質(zhì)溫度，降低介質(zhì)相對濕度或增加介質(zhì)流速。內(nèi)控狀態(tài)：是指谷粒內(nèi)部擴散速度小于表面蒸發(fā)速度的狀態(tài)。在這種情況下為了提高干燥速度，可有兩種措施：一種措施是調(diào)整介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)，即在提高介質(zhì)溫度的同時降低介質(zhì)流速；介質(zhì)溫度提高谷物溫度也升高，谷物升高則使其水的粘滯性下降，內(nèi)部水蒸氣分壓力增加，會增加內(nèi)部擴散的速度；因其介質(zhì)流速減小，則其蒸發(fā)速度下降或者保持不變，以達到兩種速度的一致；或是提高介質(zhì)溫度的同時增加介質(zhì)相對濕度，這樣也能調(diào)整兩者速度關(guān)系。- 3 -1.2.3 影響糧食干燥過程的因素糧食干燥是一個復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過程。影響這個過程的因素是很多的，如糧食的品種和特性、干燥介質(zhì)的參數(shù)、環(huán)境條件和干燥工藝等，現(xiàn)分述如下：熱風(fēng)溫度:熱風(fēng)溫度提高時，它傳給糧食的熱量就增多，從而增強了糧食表面水分的汽化能力，使糧粒內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移的速度加快。此外熱風(fēng)溫度增高，則其飽和濕含量增加，帶走水分的能力也加強。因此提高熱風(fēng)溫度不僅可以提高干燥速率，縮短干燥時間，而且還會降低單位熱耗。限制熱風(fēng)溫度提高的因素是糧食品質(zhì)，熱風(fēng)溫度過高，則糧溫升高，品質(zhì)下降。所以，在不影響糧食品質(zhì)的前提下應(yīng)盡量采用高的熱風(fēng)溫度。熱風(fēng)風(fēng)量:適當增加干燥介質(zhì)穿過糧層的速度，也能加速糧食的干燥過程。當熱風(fēng)濕度和糧食含水量相同時，熱風(fēng)流速在 0.5 米/秒以下范圍內(nèi)的干燥作用最為明顯。試驗結(jié)果證明，熱風(fēng)流速從 0.3 米/秒增加到 0.5 米 /秒時，干燥速度大大加快，但是，當流速增加到 0.7 米/秒以上時，反而不能使干燥速率加快。糧食的初始水分較高時，熱風(fēng)流速對干燥過程的影響較顯著。干燥前糧食的含水率:糧食水分含量的大小，影響著干燥過程的快慢。當糧食含水率較低時，干燥過程所蒸發(fā)的主要是微毛細管水和吸附水，而這些水分的蒸發(fā)是比較困難，當糧食含水率較高時，其水分主要是自由水，自由水容易蒸發(fā)，所以，干燥過程就快。熱風(fēng)相對濕度:熱風(fēng)濕度影響它的吸濕能力，當熱風(fēng)達到飽和時，則不再吸收水分，失去干燥作用。因此，熱風(fēng)濕度也會影響干燥速率。五、糧層厚度干燥室中糧層的厚薄對干燥過程有很大影響。風(fēng)流速一定時，適當?shù)募Z層厚度，就可以保證糧層中水分蒸發(fā)有足夠的熱量，加速糧食的干燥過程。但是，糧層過薄，則單位熱耗增加，而且還可能使糧食過早出現(xiàn)表皮硬化，影響糧食品質(zhì)，延緩干燥過程1.2 谷物干燥機簡介谷物干燥機的種類很多，按換熱方式和作業(yè)方式的不同分為以下幾類：- 4 -1.2.1 對流換熱式谷物干燥機這種干燥機以熱空氣或熱煙氣（爐氣）為介質(zhì)對加熱和載濕，以進行干燥。根據(jù)所采取介質(zhì)溫度的高低，該干燥機分為高溫干燥機低溫干燥機兩種。(1) 高溫干燥機：此干燥機介質(zhì)溫度較高（為 80～300℃） ，干燥速度較快（小時降水率為 2.5%左右） ，又稱高溫、快速干燥機。這種干燥機又有一下不同結(jié)構(gòu)形式。1) 流化床式干燥機：該機由傾斜 3～5 度的孔板下面向上吹熱風(fēng)，將谷層吹成流化狀態(tài)，谷物沿孔板向低處緩緩流動并逐步得到干燥。干燥后的谷物從一側(cè)流出。穿過谷層的潮氣由機器上方的排氣口排出。由于谷層較薄氣流圍繞谷物分布較均勻，其干燥均勻較好，但因干燥時間較短（40～50 秒）其降水幅度較?。?%～1.5%） 。該機沒有冷卻裝置，干燥后的熱糧需由人工攤晾使其溫度降下到不高于環(huán)境溫度5℃的程度，以防谷層表面結(jié)露。該機適于小規(guī)模生產(chǎn)使用。2) 滾筒式干燥機：滾筒式干燥機有簡易型和復(fù)式型兩種，前者只有加熱滾筒，后者除有加熱滾筒外還有冷卻滾筒，現(xiàn)介紹復(fù)式滾筒式干燥機的工作過程。濕谷物由加熱滾筒的一端隨同熱空氣（或爐氣）一道進入該滾筒，由于滾筒回轉(zhuǎn)（26～30r/min）并軸線有 1～3.5 度的傾斜，則谷粒不斷被筒內(nèi)的抄板帶起而又滑落，逐步向滾筒的低處端移動并由出口流出，然后進入冷卻滾筒，經(jīng)冷卻后流出。進入熱滾筒的介質(zhì)溫度 150～200℃，谷物受熱 1～2 分鐘，可降水 1%～1.5%3) 氣流式干燥機：此干燥機是在谷粒被氣流輸送過程中進行加熱和干燥，有的還沒有緩蘇段和余熱加熱段。其工作過程為谷粒在倒糧管中一方面隨著高溫氣流（80～90℃）上升，一方面被加熱吸收一定的熱量，熱量一部分使谷粒表面的水分蒸發(fā)，一部分使谷粒的溫度升高。溫度升高的谷粒出管后碰到當帽（反射弧形） ，使其落入緩蘇室。在緩蘇過程中，繼續(xù)向谷粒的內(nèi)部傳遞熱量，使谷粒內(nèi)部的水分不斷地向其表面轉(zhuǎn)移擴散，谷?？孔灾剡M入余熱干燥室再次被回收的余熱空氣加熱干燥，其廢氣由廢氣出口排出機外。該機結(jié)構(gòu)簡單，使用較方便，適于小規(guī)模批量生產(chǎn)。- 5 -4) 豎箱式干燥機：該機為豎立的箱子，谷物從箱的上端至箱的下端，由于箱內(nèi)有熱空氣通過，使谷物得到加熱干燥。根據(jù)該機氣流方向不同和結(jié)構(gòu)不同和結(jié)構(gòu)上的差異，豎箱式干燥機又有橫流、順流、逆流和混流式四種形式。a 橫流式干燥機：該機為矩形斷面的豎箱，內(nèi)有熱風(fēng)與冷風(fēng)的配風(fēng)室，兩側(cè)有兩條谷物流經(jīng)的通道，其下端有排糧攪龍及排料器。其配氣室的側(cè)壁及谷物通道的外壁均制成孔板狀，以便使從熱氣室或冷配氣室射出的氣流水平穿過谷層。因氣流方向與谷物流動方向垂直，故稱其為橫流干燥機或錯流干燥機。該機的谷層較?。?00～400mm） ，干燥速度較快，可連續(xù)進料、加熱、冷卻、卸糧，適于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。該機性能特點是：谷物流經(jīng)谷物通道的受熱程度不一致，即靠近熱風(fēng)室一側(cè)的谷物因始終與高溫介質(zhì)接觸其受熱程度較大，降水幅度較大；而靠近機器外側(cè)的谷物因始終與經(jīng)過吸濕的戒指接觸，起受熱程度較小，降水幅度也較小，因而該機的谷物干燥均勻性差。此外，為了不使靠近熱風(fēng)室的谷物層過熱，該機的介質(zhì)溫度不宜選取過高，一般以 100℃以內(nèi)為限。在有的橫流式干燥機（美國的貝利克型）上為了改善谷物層受熱的不均性，在谷物通過的加熱段中間增設(shè)了一個換層器，該換層器為四塊坡板制成，可使通道內(nèi)的內(nèi)測與外側(cè)谷物流經(jīng)四塊不同放下過的傾斜板時得以位置上的變換（如同人下轉(zhuǎn)梯那樣） 。b 順流式干燥機：順流式干燥機的結(jié)構(gòu)為漏斗式或角狀管式，現(xiàn)以漏斗式為例，說明此谷物干燥機的工作過程。該機為矩形斷面的豎箱，內(nèi)箱有加熱段、緩蘇段、冷卻段及排料裝置。在加熱段與冷卻段中設(shè)有、排氣管，濕糧向下流動中與由熱風(fēng)室供給的熱空氣（或爐氣）并行向下運動，廢氣進入排氣管排出，谷物經(jīng)緩蘇后進入冷卻段，冷卻段的冷空氣由冷風(fēng)機供給，冷卻是逆流冷卻。谷物流到下部的排糧裝置排出。由于該機的熱介質(zhì)流向與谷物流向相同，故稱其為順流（或并流） 。該機的谷物受熱條件較一致，其干燥均勻性好。此外，由于熱介質(zhì)首先與冷糧接觸，在谷物迅速升溫的同時介質(zhì)溫度又迅速下降，因而谷物經(jīng)受高溫處理階段較短，對保證糧食品質(zhì)不發(fā)生熱變性是有利的。該機可適當提高介質(zhì)溫度（達 200℃）左右以提高生產(chǎn)率。c 逆流式干燥機：逆流式干燥機可有多種結(jié)構(gòu)，以圓倉式為例對其工作過程進- 6 -行說明，谷物由倉的上方向下層流動與介質(zhì)流動方向相反，則稱其為逆流式干燥機。該機的熱介質(zhì)先與加熱到最終的熱谷物接觸。而后相繼于不同溫度的谷物接觸，最后與溫度最低、濕度最大的谷物接觸后排出?？梢娖鋸U氣溫度較低，熱利用率較高；但由于谷物受熱的溫度所限（一般不超過 50℃） ，則逆流式干燥機的熱介質(zhì)不可過高，一本為 60～80℃以下。故其小時降水率較小。d 混流式干燥機：混流式干燥機多為層角狀管結(jié)構(gòu)，又稱為多風(fēng)道式干燥機（或角狀管式干燥機） 。該機在豎箱內(nèi)設(shè)有多層間層配置的進、逆流及橫流的形式對谷物驚醒加熱。雖然不同形式的加熱對各部分谷物的加熱程度有所不同，但由于在該機豎箱尼日裝有多層進、排氣角狀管，谷物在流經(jīng)全箱過程中經(jīng)受各種形式的加熱幾率基本相同，故該機的谷物干燥均勻度是較好的， ，一般干燥后谷粒間的水分差不大于 0.5%?；炝魇礁稍餀C適于大規(guī)模連續(xù)作業(yè)，我國的大型谷物干燥塔采用此種形式較多。上述各種豎箱式干燥機的干燥流程較長，全程經(jīng)過的時間為 1～2 小時，降水幅度為 5%～6%(2) 低溫干燥機：該機以常溫或比常溫高 2～8℃的熱空氣為介質(zhì)對谷物進行通風(fēng)干燥。為批量干燥作業(yè)，每批干燥的時間較長為 1～12 天，每小時降水率為 0.5%左右，該機具有耗能少和干燥質(zhì)量好的優(yōu)點，但占地面積較大，受大氣狀態(tài)的影響也較大，有時因空氣濕度大而干燥時間拖長使谷物霉爛。該機適于要求降水幅度小和氣候較干燥的地區(qū)，低溫干燥機的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種。1) 地板通風(fēng)式干燥倉：該機為圓倉式或方倉式，倉的地板多為孔結(jié)構(gòu)，地板下方為空氣道。由風(fēng)機吸入并吹出的常溫空氣或經(jīng)少許加熱的熱空氣穿過地板孔及谷層對谷物進行干燥，廢氣由上方通氣孔排出。該機為干燥機與貯存?zhèn)}通用設(shè)備，干燥谷物時堆積谷層為 1M 左右；貯藏谷物時可將其堆積到倉頂，并可根據(jù)谷物溫度狀況不定時地通風(fēng)。在有的圓形地板通風(fēng)式干燥倉中，地板上有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的攪龍；在地板下面有出糧攪龍。上糧時，開動升運器，將濕糧放入升運器接受斗經(jīng)升運器- 7 -將其運至上方，并經(jīng)裝倉攪龍將濕糧裝入倉內(nèi)。卸糧時，先開動出糧攪龍和升運器，將由倉中心流糧口流出的干糧經(jīng)出糧攪龍運至升運器并升運到頂部，由該升運器的另一側(cè)出糧管流出，這時地板上的掃倉攪龍不動（不自轉(zhuǎn)也不公轉(zhuǎn)） 。待倉內(nèi)的谷物靠自流卸糧達到極限狀態(tài)時，則開動掃倉攪龍將倉底積存的谷物逐漸集中到倉中的出糧口，再經(jīng)攪龍及升運器運出。2) 徑向通風(fēng)式干燥倉：該倉由上料器、均料盤、外網(wǎng)筒、內(nèi)網(wǎng)筒及熱風(fēng)管及其輔助件組成。工作時由熱風(fēng)管想熱風(fēng)室供給熱風(fēng)，熱風(fēng)徑向穿過內(nèi)外網(wǎng)筒間的谷層進行加熱和干燥，廢氣穿過外網(wǎng)筒后散失在大氣之中。該機為批量作業(yè)式，上料時先切斷風(fēng)機的熱源，并關(guān)閉通向熱風(fēng)管的閘閥用冷風(fēng)由下風(fēng)管向倉內(nèi)上料，帶上料完畢后開始干燥。干燥時，先接通風(fēng)熱風(fēng)源，關(guān)閉上料風(fēng)管的閘閥并打開通向熱風(fēng)管的閘閥，然后對谷物進行干燥。當干燥到要求的程度時，則切斷熱風(fēng)源用冷風(fēng)驚醒冷卻，知道谷物溫度下降到不大于環(huán)境溫度 5℃為止。然后開啟干燥倉下方的閘閥卸糧，這是風(fēng)機應(yīng)停止工作。有時，為了改善谷物水分的均勻性，可采取批量循環(huán)（間歇循環(huán)）作業(yè)，即當把谷物干燥到一個階段后，將谷物放出并經(jīng)上料風(fēng)管的氣流將其又送入倉內(nèi)，待全倉谷物全部運行一遍后，再轉(zhuǎn)入第二階段的批量干燥。這種批量循環(huán)的作業(yè)方法，可以改善谷物間的水分差。徑向通風(fēng)干燥倉的谷層厚度不宜過大，一般為 0.3～0.5m 。該倉的直徑較小，但高度較大，適于小批量干燥作業(yè)。 3) 斜床式干燥機：該機為方倉式，一般由若干個并列的方倉組成。倉的底部為傾斜式通氣孔板，下部為通風(fēng)道。該機的地板為傾斜系根據(jù)略小谷物自然堆角而確定（一般取其為 20 度左右） ，作業(yè)時需注意使谷層表面的坡度角與地板角相一致，以保持谷物厚度相同。該機谷層堆積厚度與地板通風(fēng)式干燥機相同，一般為 1m 左右，小粒谷物（小麥及水稻）因單位谷層厚度阻力大澤堆積厚度宜小些，而大粒谷物（玉米）則堆積厚度宜大些。該機除適于散粒谷物的干燥外還可干燥玉米果穗，由于玉米果穗堆的空隙度較大，其堆積高度可達 3m。- 8 -該機的卸糧門位于地板低處的一側(cè)，為使卸糧方便卸糧門為多個并聯(lián)形式，卸糧速度快。在卸糧門的下方常設(shè)有皮帶式輸送機，可及時將卸出糧運走。為了改善定床式谷物干燥的均勻性，在有的斜床式干燥機上設(shè)有雙向可調(diào)的進氣門及排氣門，在干燥開始前的一半時間采取底部進氣，廢氣由上排氣孔排出，后一半時間則改用上進氣門進氣，廢氣由下排氣門排出。(3) 高低溫混合式干燥機為了吸取高溫和低溫干燥兩方面的有點同時又避免或者減少這兩方面的不足，國外提倡一種高、低溫組合式干燥。這種干燥，首先用高溫干燥先去掉谷物中的較高水分（18%～20% ） ，然后轉(zhuǎn)入低溫干燥將谷物干燥到底（水分降到 14%） 。這樣既達到了快速干燥的目的，同時又減輕了能耗大的不足，同時也保證谷物干燥質(zhì)量。這種干燥方法目前在美國應(yīng)用較多，但其設(shè)備投資較大，在我國目前經(jīng)濟狀況下尚難以大量采用。1.2.2 輻射式干燥機利用可見光和不可見光的光波傳遞能量使谷物升溫干燥的設(shè)備稱為輻射式谷物干燥機。這種干燥機目前有：太陽能干燥機、遠紅外干燥機、微波干燥機及高頻干燥機。(1)太陽能干燥機該機利用太陽能集熱器（平板式及弧面集交式）將太陽輻射的熱量轉(zhuǎn)換給空氣、并將空氣引入低溫干燥機進行通風(fēng)干燥，其工作過程為：太陽能干燥機為了白天蓄熱以備晚上之用，一般其基礎(chǔ)都采用蓄熱量大的石塊建筑成，基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)備風(fēng)道。有的太陽能干燥機還設(shè)有輔助供熱爐，已被陰天時或特殊情況下使用。太陽能干燥機具有節(jié)能、成本低和干燥質(zhì)量好的優(yōu)點，但其設(shè)備投資較大，占地面積也較大，因此目前雖然在美國已開始應(yīng)用但數(shù)量不多。擴展的速度不快。(2)遠紅外干燥機- 9 -遠紅外干燥機是由發(fā)射器發(fā)出的波長為 5.6～1000 微米的遠紅外不可見光波對谷物進行照射，使谷物的水分產(chǎn)生劇烈的振動而升溫，從而達到干燥目的的設(shè)備。干燥中谷粒的內(nèi)部和表面同時升溫，鼓勵水分散發(fā)時其背部水分與溫度均高于谷粒表面，因而星辰這兩種梯度具有同向性，促使谷粒水分迅速蒸發(fā)，有利于谷物速度干燥。這是遠紅外干燥的突出特點。我國生產(chǎn)的點習(xí)慣遠紅外干燥機，由多條輸送帶和多個設(shè)置在輸送帶上方的遠紅外發(fā)射器、排濕風(fēng)機、機殼、喂料斗及出料口等組成。工作時，物料經(jīng)喂入斗落入上層的輸送帶并逐次傳遞給以下各層的輸送帶，最后送出機外。谷物在輸送過程中受到其上方的遠紅外發(fā)射器的照射而升溫，谷物中的水逐步發(fā)散在空氣中，并由排濕風(fēng)機提供的氣流帶走。該機具有干燥速度快、干燥質(zhì)量好的優(yōu)點，但由于以電能供熱其干燥成本較高，目前只應(yīng)用于經(jīng)濟價值高的果干制品及山產(chǎn)品、水產(chǎn)品的干燥中。(3)高頻與微波干燥機高頻干燥機及微波干燥機工作原理基本相同，都是利用頻率為幾兆赫茲高頻電場或幾億赫茲的微波電場所產(chǎn)生的電磁波對谷物進行照射，高頻電磁波或微波電磁波使谷粒中的水分子產(chǎn)生快速極性變換從而產(chǎn)生熱效應(yīng)，使谷粒水分發(fā)散以達到干燥的目的。這類干燥機都有干燥速度快和干燥質(zhì)量好的優(yōu)點，但由于以電能為熱源其干燥的目的。這類干燥機的干燥成本較高，目前在農(nóng)業(yè)物料的干燥中尚應(yīng)用甚少，主要用于工業(yè)生產(chǎn)及食品干燥中。1.2.3 導(dǎo)熱式干燥機這種干燥機是靠導(dǎo)熱進行熱交換的，在谷物干燥中應(yīng)用甚少，在工業(yè)產(chǎn)品的紙張和布匹干燥中應(yīng)用較多。該機由一對蒸汽供熱的滾筒及上、下輸送帶組成。薄層物料由上輸送帶送至一對軋輥的中間，軋輥旋轉(zhuǎn)中將物料制成并逐步進行干燥，干后的物料由下輸送帶運走。以上介紹的問以換熱方式不同否認干燥以下為按作業(yè)方式不同把干燥機分為以- 10 -下幾類。1.2.4 批量作業(yè)式干燥機現(xiàn)以低溫干燥倉為例來說明它的不同作業(yè)方式。因為谷物干燥是從最低的谷層開始逐步向上發(fā)展的。干燥中形成了三種層次，即：已達到平衡水分的干燥層，其上方是正在干燥中但還未達到平衡水分的谷層，最上層的是保持原水分的谷層。隨著干燥時間的延續(xù)，這三個層次的位置逐步向上推移。對于使用者來說可根據(jù)自己條件采用不同的方式進行作業(yè)。(1)整倉干燥當谷物水分不太大時，可裝滿整倉進行干燥。這時由于谷物阻力較大，通過谷層斷面的風(fēng)速較小，則干燥速度較慢，可利用自然空氣或稍高一點的熱風(fēng)進行作業(yè)，工作比較方便。但要選擇好熱風(fēng)溫度，如風(fēng)溫過高，其平衡水分將很低，如長時間干燥會使全倉的谷物達到過干程度。(2)淺層干燥為了加速干燥，可將谷物按一定的厚度進行干燥，這時刻采用較高的熱風(fēng)溫度（45℃以下） ，使改谷物的平均水分能較迅速地達到安全水分（14%左右） 。由于谷層較淺，上下層的水分極差較小，經(jīng)充分混合后貯存，谷物水分會自然達到一致，這種方法，目前在我國采用較多。(3)分層干燥在國外有的小型農(nóng)場采用這種干燥方法，即每天將收獲的濕糧裝入低溫倉進行干燥，雖然谷層較薄但也要在當天使它干燥到安全水分。第二天再將收獲的濕糧裝入已干燥糧之上進行干燥，也在當天干燥到要求的水分。第三、第四天如此同樣進行，直到全倉裝滿谷物并干燥后一起卸出。這種方法對使用管理方便，但由于氣流阻力較大，電耗較多。- 11 -1.2.5 連續(xù)作業(yè)方式干燥機前邊談到的高溫干燥機，一般都采用連續(xù)作業(yè)方式。連續(xù)作業(yè)不需要輔助上料和卸料的時間生產(chǎn)有效時間利用率較高，干燥質(zhì)量也較穩(wěn)定。我國糧食部門（糧庫和糧油加工廠）和國營農(nóng)場多采用這種方式作業(yè)。1.2.6 循環(huán)作業(yè)式干燥機循環(huán)作業(yè)干燥目前有兩種形式，即：封閉式干燥機（簡稱循環(huán)式干燥機）和分流循環(huán)式干燥機（干、濕糧混合式干燥機）(1)封閉循環(huán)式干燥機為了提高干燥谷物的降水幅度和縮小設(shè)備體積及重量，出現(xiàn)了封閉循環(huán)干燥機，該機作業(yè)時將谷物先裝滿全機，然后把它封閉起來讓谷物才機中進行循環(huán)流動和干燥，知道谷物水分達到要求時為止，然后將干糧放出。這種干燥機我國有定型產(chǎn)品。該機除屬封閉循環(huán)式干燥機外，上不還設(shè)有一個較大溶劑的緩蘇段。每一循環(huán)干燥的加熱時間為 5～6min，而緩蘇時間為 70～80min。說明該機每次干燥后的緩蘇室加較長。由于這個緣故，該機干燥質(zhì)量好，谷物無爆腰現(xiàn)象，并有顯著的節(jié)能效果。該機用 50～60℃熱介質(zhì)干燥，即可干燥種子又可干燥商品糧。該機容量為3.2t，能在 8～10h 完成一批干燥作業(yè)。屬于小型循環(huán)式干燥機。(2)分流循環(huán)式干燥機分流循環(huán)式干燥機實際是干、濕糧混合式干燥機。其工作過程如下，該機由兩個并列的干燥塔（每個塔里有加熱和冷卻室） 、頂部貯糧箱（起到一定的緩蘇作用） ，作業(yè)糧柜、熱風(fēng)機、冷風(fēng)機、循環(huán)糧提升機及成品糧提升機組成。工作時，作業(yè)柜的濕糧與兩個干燥塔之一的循環(huán)干燥塔的出糧混合，兩種糧（干糧和濕糧）由混合糧提升機送到塔的頂部貯糧箱，然后分別向兩個干燥塔流動（其中：一個是“循環(huán)干燥塔” ，另一個是“最終干燥塔” ） ，兩個塔的上部均有加熱- 12 -室，而下部則有所區(qū)別，即：最終干燥塔下部是用環(huán)境空氣冷卻，使糧食溫度下降到較低的程度（不高于環(huán)境溫度 5℃） ，而循環(huán)干燥塔下部則用熱風(fēng)機和冷空氣混合后的中溫氣體冷卻，使該塔的糧食保持到一定溫度。最終干燥塔放出的谷物可作為成品糧入庫，由成品糧提升機送出。循環(huán)干燥塔放出的干糧(溫度較高些)則又流入混合提升機與濕糧一起混合，再次被提升到干燥塔頂部貯糧箱，以此循環(huán)式不止地進行干燥。經(jīng)常有一定量的濕糧連續(xù)進入干燥塔，同時又有一定量的干糧從干燥機輸送出來，故稱此機位分流循環(huán)干燥機，其實質(zhì)是干、濕糧混合干燥機。該干燥機具有以下特點：通過調(diào)節(jié)干濕糧混合比，可使任何高水分濕糧一次降到安全水分，該干燥工藝雖然熱風(fēng)溫度較高（200℃左右）但由于糧食受熱時間短（4～8min） ，谷物在循環(huán)干燥的過程中其溫度仍保持在 30～40℃，故谷物干燥后的品質(zhì)較好，由于有較長時間的緩蘇過程和干濕谷物混合干燥的特殊機理，該谷物干燥單位熱耗較小，有 20%～30%的節(jié)能效果。這種干燥機在俄羅斯應(yīng)用較多，在我國北方地區(qū)已研制成多級順流式及多級混流式干、濕糧混合干燥機 5HGS 系列產(chǎn)品，烘干玉米效果較好正在大力推廣中。1.3 谷物干燥用的燃料在對流式谷物干燥系統(tǒng)（設(shè)備）中，有兩大主要設(shè)備：即干燥機主機及供熱設(shè)備，供熱設(shè)備又有供熱空氣和供熱煙道氣（簡稱爐氣）兩種，前者用于間接干燥，后者用于直接干燥。供熱空氣和供熱設(shè)備是利用換熱器把煙氣的熱量轉(zhuǎn)換到空氣中使之成為熱空氣，其熱效率較低，一般為 60%～70%；供熱煙道氣的供熱設(shè)備，由于把煙氣的熱量直接用于干燥中，其熱效率較高。為 80%～90%。但如燃燒不完全則將對谷物有一定程度的污染。為了深入的研究供熱設(shè)備的合理結(jié)構(gòu)、參數(shù)及合理利用熱源，有必要對谷物干燥所用的燃料性能、爐型結(jié)構(gòu)及平衡計算等做一了解。1.3.1 燃料的種類和成分我國用于谷物干燥的燃料按形式分有：固體、液體和氣體三種；按來源分又有- 13 -天然燃料和人工燃料之分。固體天然燃料包括：木材 、褐煤、煙煤、無煙煤、谷殼、莖稈及玉米芯等；其人工燃料包括：木炭、焦炭、煤粉和煤球等。液體天然燃料為石油，其人工燃料為汽油、煤油、柴油和重油等。氣體天然燃料為天然氣，人工燃料油高爐煤氣、焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣及裂化煤氣等。上述各種燃料主要由碳(C)、氫(H)、硫(S)、氧(O) 、氮(N)、灰分(A) 、水分(W)七種成分做組成。其中，碳、氫、硫三種元素燃燒放熱，其燃料中有可燃成分，特別是碳含量占固體燃料可燃基德 72%～96%，是基本可燃成分。氫燃燒時發(fā)熱量較大，但在固體中含量很少；硫雖然能燃燒放熱，但其燃燒產(chǎn)物二氧化硫(SO2)有臭味，損害谷物品質(zhì)。此外與水結(jié)合會變成亞硫酸（H2SO2 ）對金屬有強烈的腐蝕作用，因此硫?qū)任锔稍锸遣焕囊蛩?。燃料中氧、氮、灰分及水分的存在，相對地減少了燃料中的可燃成分含量，而降低了燃料的發(fā)熱值。水分和灰分多的燃料不易燃燒，故把含水分。灰分多的燃料稱為劣質(zhì)燃料。固體和液體燃料成分按質(zhì)量百分數(shù)表示，而氣體的成分則用容積百分數(shù)表示。根據(jù)對燃料進行分析方法的不同，固體燃料的成分有四種表示方法。(1)應(yīng)用基應(yīng)用基是表示實際應(yīng)用的成分，在各成分的代號上標有角號“y” ，各代號表示各成分的百分數(shù)。其表示公式為：(1-1)10%yyyCHNSAW???進行燃燒計算時，要采用應(yīng)用基成分。(2)分析基為了消除因雨水或其他不穩(wěn)定水混入燃料中而影響其成分的分析，特規(guī)定出分析基，即在分析燃料之前，先用風(fēng)干法（熱風(fēng)溫度為 45～50℃）去除燃料的外部水- 14 -分，這種除水后的成分質(zhì)量百分數(shù)為分析基。在各成分代號右上角有角碼“f” 。即：(1-2)10%ffffffCHNSAW???(3)干燥基為了消除燃料外部及內(nèi)部水分對燃料的影響，先將燃料加熱到 102～105℃，然后進行分析。在成分代號的右上角標注角號“g” 。即：(1-3)10%gggCHNSAW???(4)可燃基出去全部水分和灰分以后驚醒成分分析，在成分代號上標有角號“r” ，即：(1-4)10%rrrCHNSAW???在上述四種“基”中，由于各種“基”所含的內(nèi)容不同，其個成分的所占百分數(shù)也不同。如以碳 C 為例：(1-5)yfgrC?如已知可燃基的 ，則可按下列換算公式進行換算r(1-6)%1010yryWA???(1-7) ffrfC?(1-8) 10grgA???- 15 -1.4 谷物干燥用供熱設(shè)備的種類在對流式谷物干燥中所用的供熱設(shè)備，是向干燥機輸送爐氣或熱氣的爐灶，其種類很多，按燃料不同分為固體燃料爐灶、液體燃料爐灶和氣體燃料爐灶；按供熱方式分為直接供給爐氣的爐灶和間接供給熱風(fēng)的爐灶（設(shè)有換熱器） ；按燃燒原理不同又可分為層燃式爐灶和懸燃式爐灶等?，F(xiàn)對我國在谷物干燥中常用的集中爐灶的結(jié)構(gòu)及其供熱過程介紹如下。(1)固體燃料水平爐排式手燒爐這種爐灶目前在谷物干燥中尚有應(yīng)用，是以無煙煤為燃料直接向干燥機供給爐氣的。該爐灶由爐膛、沉降室、混合室、冷風(fēng)調(diào)節(jié)門、煙囪、煙混合氣（爐氣）出口及爐門、清灰門等所組成。在爐膛的下部設(shè)有水平爐排，爐排平面少許向后下方傾斜，爐排（或稱爐柵）的種類有桿條式和孔板式兩種。桿條式爐排，爐條間的縫隙較大（為 3～15mm） ，活截面（通風(fēng)面積）較大，其活截面系數(shù)為 0.2～0.4，適于木材或煤炭等大粒狀的燃料燃燒?？装迨綘t排為鑄鐵或鋼板制成帶有長形的整體式爐柵，其活截面系數(shù)較小，為 0.08～0.15，適于顆粒較小的燃料燃燒。桿條式爐排的通過活截面（通風(fēng)面積）風(fēng)速為 0.3～1.3m/s；孔板式爐排通過活截面的風(fēng)俗為 5m/s 左右。該爐作業(yè)爐膛燃煤層厚度為 20cm 左右。在爐膛的上方設(shè)有二次進風(fēng)口，使爐膛內(nèi)燃燒著燃料除得到下部供風(fēng)外，還得到上方的補充風(fēng)，使煙氣中未燃盡的碳粒子得到充分燃燒。在爐膛的后面設(shè)有沉降室和混合室。利用氣流轉(zhuǎn)向時的慣性沖力和重力，使較大顆粒的灰塵沉降下來，為使其有較好的沉降作用，沉降室的風(fēng)速應(yīng)在 0.5m/s 以下。沉降室后面連通著混合室，室內(nèi)有冷風(fēng)