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1、 农产品加工机械与设备 前言 谷物干燥机械是实现农业机械化不可缺少的机具，在一定程度上关系到丰产能否丰收的问题。多年来，我国广大农村习惯于采用场院晾晒的方法来干燥粮食。采用这种干燥方法的主要缺点是受气候影响大，一旦遇到阴雨天，收回的谷物往往得不到及时的晒干至安全水分而造成谷物发芽和霉变，致使广大农民辛勤劳动即将到手的粮食又白白地损失掉。而且收获季节阴雨较多，因此，随着农业生产规模的扩大要求用机械方法进行谷物人工干燥的呼声越来越高。在我国农业机械化的各个环节中，耕、耙、播、收等作业机具发展较快，在理论和实际使用上都有了丰富的经验。但
2、是，谷物干燥技术发展的历史较短。关于干燥的理论，所涉及的知识面较广，有流体力学、热工学及谷物的物理机械特性等方面的知识。 干燥是指去掉谷物中的水分。按方式分，干燥有烘干和晒干两种。所谓烘干，就是用燃料烘烤方法蒸发谷物中的水分。所谓晒干，就是利用自然风来去掉谷物中的水分。按方法分，干燥又分为自然干燥和人工干燥两种。自然干燥，就是利用太阳能和自然风来去掉谷物中的水分；人工干燥就是利用干燥机去掉谷物中的水分，人工干燥必须有热量和风。干燥的主要目的是防止谷物在贮藏中，由于水分过多而霉烂的问题。此外，干燥还可以减少重量便于运输；改善谷物性状，以利于下一步作业（除掉表面水分以增加流动性）等。
3、我国自然干燥已有千年的历史。因自然是利用太阳能的热量和自然风来干燥的，它受气候影响很大。收获季节阴雨天气较多，谷物常常得不到及时的干燥而产生霉烂、发芽、变质。所以，无论在国外，还是在国内，都在大力发展干燥机械。 １．谷物干燥机的类型 谷物干燥机按其受热脱水方式分为以空气为介质的干燥机；远红外干燥机；高频干燥机；微波干燥机等； （１）以空气为介质的干燥机 这是传统的干燥机，就是通过加热的空气把热量传给谷物，再由空气把谷物蒸发出来的水分带走。这种干燥机在国内外以普遍使用。 （２）远红外干燥机 红外辐射干燥技术是近代发展起来的一种新技术。所谓远红外是指工业上波
4、长为2.5~1000um的电磁波。 红外辐射干燥的基本原理：红外线是频率处于可见光与微波之间的一种电磁波。因此，红外线的能量是是以电磁波的形式进行传递的。当红外线到达被辐射的物体上时，就和可见光一样，会出现反射、吸收及透过等各种情况。当辐射的波长与被辐射物体吸收波长一致时，物体就会吸收红外线，使物体内分子的内分子的振动频率加快振幅扩大，运动能量增大，使其温度升高。红外线辐射加热就是利用这个原理来加热谷物，使其内部水分被蒸发出来，达到脱水干燥的目的。 （３）微波干燥与高频干燥 微波加热干燥原理和高频加热干燥的原理相同，只是两者所用的电磁波得频率不同而已。 微波加热的原理是通过微波与物质相
5、互作用而产生热效应。一些微波在所谓吸收性介质中传播时，其大部分能量呗介质吸收而产生热量，即具有明显的热效应，这类吸收性介质最宜用于微波加热。水能强烈地吸收微波。含水物质一般都是吸收性介质，都可以用微波来加热。 （4）各种类型干燥机效果的比较 微波、高频、远红外、电加热及热空气加热干燥效果的比较，见表1-2。从表1-2可看出，热能利用率，加热均匀性的好坏，产品率的高低等最好的是微波加热干燥，其次是高频加热干燥，最差的是电炉加热干燥和空气加热干燥。但从固定投资和生产费用来看，则以电炉加热干燥和热空气干燥为最低，微波加热干燥和高频加热干燥最高，远红外加热干燥为中等。因此，要根据具体情况和
6、要求，去选择使用的干燥机。 表1-2 各种类型干燥机效果比较表 项目名称 微波加热干燥 高频加热干燥 红外线加热干燥 电炉加热干燥 热空气加热干燥 电热转换效率 中 等 中 等 较高 高 热能利用率 很高 较高 较低 低 低 加热区域及均匀性 内部，均匀 内部，均匀 表面，不均匀 表面，不均匀 表面，不均匀 加热时间 极短 较短 中等 较长 较长 控制性能 好 好 中等 较差 较差 选择性加热 有 有 无 无 无 产品质量问题 需防止过热
7、 需防止过热 表面易焦 易焦 易焦 产品率 很高 较高 中等 较低 较低 固定投资 高 高 中等 低 中等 生产费用 高 高 较高 中等 低 公害 微量辐射 高频强场 环境高温 环境高温 高温烟、尘 （5）我国谷物干燥机的概述 我国谷物干燥机具发展的速度较慢。1960年以前研制和使用的谷物干燥机多采用连续式高温加热干燥机。1960年以后，开始研制用于南方干燥稻谷的干燥机具。这些干燥机具基本上是仿制外国的，结构复杂，耗用钢材多，价格高，作业成本高。 ２．以空气为干燥介质的谷物干燥机的主要工作部件 为了使谷物得到干
8、燥，机器的主要工作部件有干燥室（包括低温干燥仓）、风机、热风炉等。 （１）干燥室 干燥室有：流化斜槽干燥室、循环式干燥室、多风道塔式干燥室、柱式干燥室、立筒气流式干燥式、滚筒式干燥室、搅动挡板式干燥室等。 循环式干燥室的结构与原理：循环式干燥室的结构由干燥箱、热风式、孔板、废气室等组成。循环式干燥机的设计是采用较低的热风温度（38~62）和低压、大风量来干燥谷物的。热空气在二联轴流风机的作用下，强行通过100mm厚的薄层谷物。空气流动的方向与谷物流动方向垂直交错，可使谷物充分接触空气。谷物在干燥室反复循环干燥过程中，是采用短时间的干燥，除去谷物
9、表面水分；长时间的缓苏，谷物内部水分向表面转移扩散，使谷物表面的水分蒸发速度比其内部水分向表面转移的速度相互协调。从而提高干燥效率，保证干燥谷物的品质，避免爆腰和干燥的不均匀。 （２）低温干燥仓 低温干燥是指热风温度比大气温度高5~10摄氏度，或最高热风温度不超过45摄氏度（即不超过太阳晒的最高温度）进行干燥谷物。根据实验测定结果，提高空气温度1摄氏度可以降低空气相对湿度4%左右，也就是说利用提高空气温度来提高空气的带水能力。 低温干燥具有节省能源、机械设备简单、投资少、干燥成本低、粮食品质好、能干燥多种作物，并可间作贮存等优点。 （３）风机 谷物干燥系统中，输送以空气为介质的机械称
10、为风机。它是谷物干燥机得主要工作部件。按空气在风机内部流动方向来分类，风机可分为轴流式、离心式和混流式三大类。 ① 轴流式风机，空气流动的方向是与轴平行； ② 离心式风机，空气流动的方向是经轴转弯而与轴成直角； ③混流式风机，空气流动方向是与轴成某一倾斜角度； （４）热风炉 热风炉是干燥机的主要部件之一，它作为干燥谷物的热源。其目的是把空气从较低温度加热到较高温度；同时提高了空气吸收水分的能力，以达到干燥谷物的要求。目前加热空气的方法有直接加热和间接加热两种。直接加热的好处是热效率高，但如果燃烧不完全就会对谷物产生污染。为了
11、避免对谷物产生污染，常常采用间接加热，即需要热交换器。 目前作为热风炉的燃烧燃料有柴油、煤油、重油、农副产品下脚料。还有利用太阳能以及采用电能等加热。 热风炉主要由燃烧器、热交换器等组成。 ① 热交换器 用于干燥谷物加热空气的热交换器，一般采用管式和板式热交换器即间壁式换热器，其结构形式有两种，一种是高温烟气走管内；一种是高温烟气走管外，前者存在着管内清除烟灰困难问题。 ② 燃烧器 燃烧器是以柴油、煤油、重油、原油作为燃料，它为干燥谷物加热空气提供热源。由于燃油种类的不同，燃油器的结构和原理也有不同，一般可分为喷枪式、蒸发式、旋杯式等三种燃烧器。 3.谷物干燥机的
12、辅助设备 谷物干燥机常用的辅助设备包括装卸输送机械（斗式提升机、螺旋输送机、带式输送机、气力输送机、刮板输送机、埋刮板输送机等）和清理机械（初清筛、振动筛等）。 （1）输送机械： ① 斗式提升机： 一种用来从下到上垂直运送谷物的输送机械。其优点是：结构简单；提升高度和输送能力大；所需动力较小，约0.039~0.006kw/t·m，为气力输送的1/5~1/10，有良好的密封性；横截面外形尺寸较小，占用生产面积小。缺点：不能中途卸料；进行检修时耗费劳力多；过载时易堵塞。 斗式提升机示意图 ② 螺旋输送机： 又名搅龙它是由螺旋叶片的轴和筒形机槽所组成，谷物在槽内靠螺旋的旋转作用而被
13、推进。它可以作水平，倾斜或短距离的垂直输送。 优点：结构简单，旋转构件和轴承用的较少，使用和保养比较方便，外形尺寸小，造价；在在整个长度上都能装料和卸料；在同一机槽内可作两种方向的输送；可做成密封式，防止粉尘飞扬；课输送温度较高的物料，并兼有拌和与松散物料的作用。 缺点：机槽和螺旋叶片容易磨损，特别是快速螺旋输送机，叶片磨损快，更换频繁；由于在输送谷物与机槽，叶片摩擦，故其单位电耗比带式输送机和斗式提升机要高；对过载非常敏感，需均匀进料，否则易造成堵塞现象；对谷物有造成破碎的可能；输送距离不宜过长（30m内）；因易引起堵塞，不宜输送有机杂质含量大的谷物。 螺旋输送机
14、示意图 （2）清理机械： 谷物在收获、脱离、翻晒等过程中，难免会混入各种各样的杂质。杂质大体可分为无机杂质（沙石、泥土、玻璃屑和金属物等）和有机杂质（杂草种子，植物的根茎叶及谷粒中的谷壳、芒、活虫等）。谷物中的有机杂质，一般带菌多，吸湿能力大，对谷物的安全储藏危害很大，它引起谷物发热，霉变、生虫。谷物含杂多，在机械干燥过程中会严重影响干燥效果；在运输过程中，显著降低运输能力；在加工过程中，则影响成品质量，加速机器磨损。因此，对谷物的清理除杂是十分重要的。 目前清理机械所运用的除杂原理与方法：按颗粒大小的不同进行分离；按谷物厚度不同采用长孔筛，谷物的宽度不同采用圆孔筛，谷物的长度不同采
15、用窝眼筒、盘。按气体流动力学性质的不同进行分离;按谷物比重的不同进行分离；按谷物形状和表面组成的不同分离等。 ① 初清圆筛，主要是由圆截锥形的筛面组成，筛面作回转运动。初清圆筛的优点是结构简单，用材少，容易制造，震动小，密封性好，无灰尘飞扬，生产效率高。缺点是尚无吸尘装置，而且不能超载工作，否则大杂内就要夹带谷物。 ② 振动筛是一种筛面能作往复运动的风筛结合的清理设备。 振动圆筛示意图 参考文献 【1】 上海科学技术情报研究所：《国外谷物干燥参考资料》，上海科学技术文献出版社，1978年 【2】 《机械工程手册》编辑委员会、西安交通大学主编：《机械工程手册》第六章热工学，机械工业出版社，1987年 【3】 郑州粮食科学研究设计所：《ＬＨ型流化烘干机》，科学技术文献出版社，１９７５
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