毕业设计（论文）开题报告-稻谷籽粒热风干燥过程中的传热传质模拟

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1、XXXXXX本科生毕业设计（论文）开题报告学院专业题目姓名指导教师（签名）年月円＜｝以选题目稻谷籽粒热风干燥过程屮的传热传质模拟选题依据及研究意义一、选题依据水稻原产于中国，是世界主要粮食作物之一。中国水稻播种而占全国粮食作物的1/4,而产量则占一半以上，为重要粮食作物。水稻所结子实即稻谷，去壳后称大米或米。世界上近一半人口，包括儿乎整个东亚和东南亚的人口，都以稻米为食。水稻用途广泛，除可食用外，还可以酿洒、制糖作工业原料，稻壳、稻杆，可以作为饲料。我国稻谷产M很高，对其需求M很高，尤其作为食用的人米，其品质直接影响其经济价值。亳无疑问，稻谷品种是影响大米品质的主要因素，但是气候、

2、干燥方法等也是重要条件，良好的干燥不仅影响稻米储藏的安全性，同时对人米的品质也有重要影响。单体谷物颗粒内部传热传质过程的模拟，历来是谷物干燥研宄领域的重要内容之一，模拟可以很好地反映谷物的实际干燥过程，为干燥工艺设汁提供理论依据。稻谷常用的干燥方法是热风干燥。因此，我选择的课题是稻谷籽粒热风干燥过程中的传热传质模拟。二、研究意义水稻不同于其他粮食的干燥，水稻是一种热敏性的作物，干燥速度过快或者参数选择不当容易产生爆腰。所谓爆腰就是水稻干燥后或冷却后，颗粒表面产生微观裂纹，这将直接影响水稻碾米时的碎米率，从而影响水稻的出米率，也直接影响到它的产量和经济价值。而水稻的微观裂纹往往出现在

3、稻谷开始进行加热干燥时，同时稻谷的初始含水率对其也有影响。但对于如何控制稻谷干燥过程中干燥工艺参数以减少稻谷微观裂纹还没有形成定论。因此，对稻谷干燥过程进行传热传质的模拟可以充分了解干燥过程中稻谷籽粒内部温度与含水量的微观变化。通过建立3D模型，并结合传热及质量能量平衡方稅，在COMSOLMultiphysics软件中进行分析，得到稻谷热风干燥过程中的传热传质模型，进而对稻谷干燥过程进行模拟，可以确定稲谷干燥最优工艺参数组合，最大限度减小稻谷的爆腰率，从而避免反复中试的物力人力消耗，同时为干燥设备优化提供参考，为进一步研制出岛效、《品质的稲谷干燥机，解决稻谷干燥存在的问题有着重要的

4、意义。另外，通过对本课题的研究学习，我们可以充分利用专业所学的相关课程和.其他一些辅助课程的理论及生产实践的知识去分析和研究问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。文献综述（对已有相关代表性研究成果的综合介绍与评价）水稻是世界上S主要三大作物之一，其产量一直稳居4亿t〜4.5亿t。水稻是我国主要的粮食作物，种植面积占总耕地面积的25%,产量占全世界水稻产量的37%，居世界之首位。由于我国对水稻干燥过程把关不严，加工中出现了大批的低等级米，使我国的大米在国际市场上失去了竞争优势m。收获后的水稻需要及吋干燥入库，否则，将会导致稻谷霉烂、出芽、诱发昆虫和微生物的繁殖，造成极大的损失，

5、水稻收获后的干燥成为粮食生产中迫切需要解决的问题12］。曹崇文13］针对稻谷干燥的特点，对干燥过程屮产生的爆腰现象和影响稻谷品质的主要因素进行了分析。影响大米品质的因素包括：品种、产地、气象条件、栽培方法、收获、干燥、贮存、碾米加工、煮炊方法等。良好的干燥不仅影响稻米储藏的安全性，同时对大米的品质也有重要影响14］。评价大米的品质，除了色泽，杂质含量等指标外，主要还是看碾米后的整米率，这是国际上普遍采用的标准。造成大米破碎的原因是多方面的，除了加工本身的机械作用外，主要还是由于稻谷在碾米之前就有爆腰存在，爆腰的谷粒去壳后很界易破碎

6、51。谷粒的吸湿性裂纹通常出现于谷粒腰部，故常称为

7、“爆腰”。在一定条件下，一颗谷粒可能出现二环或三环裂纹［61。在研宂稻谷裂纹形成的原因时，必须了解谷粒水分含量的变化与内部应力变化之间的关系。国外有些学者称之为谷粒动力学（KernelDynamics/近几年，国内对稻谷干燥模型及特性参数的研究有很多。中国农业大学等单位对稻谷的热特性进行了深入研宄，分析了稻谷颗粒内部水分扩散的三层体模型，编制了用于分析干燥和缓苏过程屮颗粒内部水分扩散和颗粒降水速度的模拟软件

8、81。文友先191研究了稻谷与外界介质屮对水分吸附的热力学参数。孙正和IH）I研究汄为，在谷物干燥过程屮，稻谷的表而失水收缩，内部水分髙于表层水分,使表层受拉应力作用，拉应力超

9、过极限时，就出现应力裂纹，他从干燥速度和干燥方式上对稻谷爆腰的影响进行了较系统的研究。杨国峰等将稻谷裂纹的生成看作籽粒p、j微缺陷扩展而成，建立了裂纹扩展分形模型，为稻谷微观裂纹扩展过程的定量研究，典型干燥工艺的优化设计提供理论依据。马荐1121等采用二次回归正交旋转组合试验设汁，进行了稻谷深床干燥爆腰率增值的试验研宄，建立了影响因素（热风温度、表现风速、谷层厚度、初始含水率、缓苏时间）与爆腰率增值之间关系的回归数学模型，为理论分析干燥因素对稻谷爆腰的影响奠定了基础。