论文部分内容阅读
谷物干燥是谷物收获后储藏前的必备工作,现有的谷物干燥装备多采用电能或燃料燃烧的热能作为干燥能源,能耗大,成本高,有污染。随着全球能源、环境问题的日益凸显,研究开发太阳能集热新型绿色低耗谷物干燥装备显得迫在眉睫。本文利用太阳能集热器、翅片式液—气热交换干燥床、真空平板保温玻璃干燥仓等,开展以太阳能为热源的真空平板玻璃谷物干燥装备研究,设计开发真空平板玻璃谷物干燥装备,对干燥仓内热交换及热流流动进行建模与仿真计算,分析研究谷物干燥装备的相关工艺和技术路线,以期实现干燥过程的节能、环保、高效。谷物干燥仓的关键零件是液—气热交换干燥床,其倾斜角度、待干燥谷物层流速度、粮层厚度、干燥仓的通风量和热风速度等对谷物的干燥品质具有重要影响。通过建立液态热源与冷风的传热方程,研究管片式热交换干燥床的热交换过程,研究热源温度和流量对冷空气加热过程的影响,得出系统换热系数,计算每一层管片的空气出口温度。利用薄层干燥方程建立谷物内部水分的流动模型,通过分层计算的方法研究干燥循环次数和干燥时间对谷物含水率的影响。分析研究表明,液—气热交换床采用与水平面成30°的倾角对提高干燥效率和干燥品质有利,主风道通风速度为16.11m/s,谷物在热交换床上的质量流量为13.56kg/min,粮层厚度为315mm时,干燥仓内的通风量能满足谷物干燥的要求。通过对通风系统风速和风阻进行计算与仿真,得到通风系统总阻力压降为430.38Pa,热交换床通风阻力压降为117Pa,粮层通风阻力压降为7564.6Pa。对液—气热交换床热源的流动情况以及空气与翅片的热交换过程进行有限元分析,热交换床扁管中热源温度为80℃、质量流速为0.4kg/s时,各层热交换床空气出口温度能满足谷物干燥的要求。为了验证热交换床的换热量计算,进行热交换床热交换实验,实验结果表明干燥仓内最底层热交换床通风出口温度能达到45.1℃,第二层热交换床通风出口温度能达到54.2℃,最高层热交换床通风出口温度能达到57.9℃,实验结果与理论计算值较为一致。对谷物内部水分的流动模型研究结果表明,谷物含水率随干燥循环次数的增加而降低,但谷物内部含水率的降低幅度不断变小,历经12次干燥循环后,谷物含水率可达到12.9%,可达到完成谷物干燥的目标。