粮食热风干燥系统(火用)评价理论研究.pdf

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1、第28卷2012年第12期6月农业工程学报ThnsactionsofthechineseSocietyofA鲥cuI咖lEngineeriIlg、，01．28No．12JIlll．2012l粮食热风干燥系统火用评价理论研究李长友(华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642)摘要：为揭示粮食干燥系统能量损耗的本质，该文针对粮食热风干燥系统特征、炯基准点、干燥室焓尢用结构及炯效率进行深入地理论分析，明确了粮食的含水率是状态函数，确立了干燥系统起算^用的基准点，提出了炯基准函数，并在湿空气焓一含湿量图上绘出其变化过程，通过九甩效率分析，揭示

2、了能的“量”与“质”的匹配关系。该文为深一步研究能量损耗的原因、部位，探讨高效节能干燥的途径以及工艺设计、制订合理地系统评价标准，提供了科学地分析方法。关键词：粮食，干燥．蜩，环境参考态，炯效率，评价理论doi；IO．39690，issn．1002—6819．2012．12．001中图分类号：0414．19文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012卜12一000卜06李长友．粮食热风干燥系统炯评价理论研究[J]农业工程学报，2012，28(12)：1～6．LiChallgyou．Exe吩7eval叫iontlleoryofhotaird吲ngsystemforg

3、rains[J】．TransactionsofnlechinewS0cietyofA酣cultuI司En幽【ee咖g(mnsacIionsoftheCSAE)’2012，28《12)：1—6．(inChinesewjlhEnglishabs昀ct)0引言粮食热风干燥是热风与粮食接触自发交换水分的多相系统传递的不可逆热力过程。过程发生的机理复杂，影响凶素繁多，干燥条件、环境条件、物料条件的变动及处理工艺上的差异，使得系统中的能量在数量和质量上的损失都存在差异，在极端情况下可能还相差很大IlJ。由于迄今评价粮食干燥系统的用能效果，评定的标准都是基于热能数量守恒关系，来揭示能量

4、转换、传递、利用和损失情况，反映了热量的外部损失，体现了热在数量上的利用程度，但不能反映干燥系统内部损失的情况，评价方法本身存在固有的局限性。也使粮食干燥装备技术及精准控制技术的发展受到了影响。炯是指热力系统由任意状态可逆地变化到与环境状态相平衡时所做的最大有用功。戈用概念的引入，解决了利用一个单独的物理量来揭示干燥系统能量价值问题，改变了人们对能的性质、损失、转换效率等传统的看法，提供了干燥用能分析的科学基础，能够全面深刻地揭示干燥系统内部损失、能量的价值以及在各环节上损耗的特征【2l。炯作为一种分析法在能源利用系统优化设计、评价得到了广泛的应用【3卅，但由于起算炯基准

5、点的选取，对系统状态参、系统内的娴结构与特征、转换与传递规律的把握存在很大差异，使得不同学者的评价分析结果也有较大地差异舯J。基于炯分析法考察多孔介质热风干燥过程发现，干燥速率取决于物料的湿炯，而能量的利用效率和炯效率取决收稿日期；2012—05-18修订日期：2012—05-31基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金博导类资助课题(2011440411002i．20060564003)作者简介：李长发(1958一)，男．陕两蒲城人．教授，博士生导师，会员登记号：B041100045S。广州华南农业大学工程学院，510642。Email：Iicll抖@s∞uedu．∞于

6、颗粒的大小，指明了多孔介质节能干燥不可忽视干燥层的孔隙率【_“。针对稻谷干燥机，日本学者加藤宏朗基于炯分析法并把稻谷作为多组分系进行了解析，解算了日本国内的稻谷干燥机能耗，给出了热风干燥仅有O．5％～l％的有用能转化给了水分蒸发的分析结果，指出戈用效率低下的主要原因在于干燥室内部的不可逆损失极大[s母】，但分析的情况与中国现行的干燥方式还不尽一致，就粮食热风干燥系统失用评价理论的研究，还很不全面，缺乏对热风干燥系统内存在的客观炯、表示粮食湿烟的状态参数、炯基准点、失用在粮食与热风间的转换与传递规律等较深入的理论考察．至今还没有在湿空气焓一含湿量图上清楚地给出粮食湿尤用出入

7、的界限线。由于煽和能都是相对量，炯分析不能脱离能分析，需要研究两者相同的基准态。炯是以给定环境为基准的相对量，只有在与给定环境相平衡的状态时，系统的炯值才为零，况且它还要以可逆条件下最大限度为前提．而能的基准态选取具有任意性，仅以数量多寡来表征，并不需要上述的2个约束条件。为此，本研究针对热风系统中粮食干燥的状态参数及其在湿空气焓．含湿量图上的变化，炯的基准点，干燥系统炯效率进行分析，为深～步研究能量损耗的原因、部位，探讨高效节能干燥的途径以及工艺设计、制订合理地系统评价标准，提供科学地分析方法。1粮食热风干燥系统炯基准点1．