【摘 要】
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稻谷作为我国主要的食物来源之一,稻谷年产量已连续11年超过了2亿吨。由于环境等因素,为防止稻谷产生霉变,发芽等现象,保证粮食产量和品质,稻谷在收获后要及时干燥处理。热风干燥作为稻谷干燥主要采取的方式,其是利用经过加热的空气穿过谷层来降低水分,但现阶段塔式热风烘干机大多采用单向通风方式,易导致稻谷干燥均匀性不一致等现象的出现,造成稻谷出现局部过干燥或干燥不足,严重影响大米的品质和市场价值。为提高稻谷
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稻谷作为我国主要的食物来源之一,稻谷年产量已连续11年超过了2亿吨。由于环境等因素,为防止稻谷产生霉变,发芽等现象,保证粮食产量和品质,稻谷在收获后要及时干燥处理。热风干燥作为稻谷干燥主要采取的方式,其是利用经过加热的空气穿过谷层来降低水分,但现阶段塔式热风烘干机大多采用单向通风方式,易导致稻谷干燥均匀性不一致等现象的出现,造成稻谷出现局部过干燥或干燥不足,严重影响大米的品质和市场价值。为提高稻谷干燥均匀性和品质,本文将基于稻谷四向通风混流干燥工艺,通过使用EDEM与Fluent软件,分析干燥段内稻谷流动特性和流场等分布情况,并优化干燥段内通风角状管结构。最后结合台架试验与分析,优化干燥参数,满足稻谷均匀性干燥要求。主要研究内容如下:（1）基于稻谷四向通风混流干燥理论、计算流体力学和多孔介质理论等,建立稻谷层内热湿耦合传递的数学模型,通过深层干燥试验和数值模拟仿真进行比较分析,验证了数学模型和数值模拟分析方法的可靠性,为干燥段内稻谷处于静态时的流场和稻谷层温湿度等仿真分析奠定理论基础。（2）针对四向通风混流干燥段内稻谷的流动特性,基于EDEM软件建立稻谷颗粒离散元模型,对稻谷的流动特性进行了研究与分析。仿真模拟及试验表明:仿真研究方式可充分预测稻谷颗粒流动的主要特性,稻谷在干燥段内呈现空间S型轨迹的差速流动,稻谷活动区域大,相邻角状管之间中心区域的稻谷流速最高。该结论可为干燥段的结构优化设计和数值模拟分析等提供参考依据。（3）基于Fluent软件确定双侧进气角状管最佳变径角度,并对优化前后干燥段内稻谷处于静态时的流场和稻谷层温湿度等分布情况进行仿真对比分析。仿真结果表明:双侧进气角状管最佳变径角度β取值为0.85度,可以满足干燥段均匀布风要求,角状管最大应力值和总变形量均在材料许用范围内;采用优化后角状管的干燥段明显改善了稻谷层内流场和温湿度分布不均的现象。干燥段风速场试验结果表明:干燥段内风速场分布情况与数值模拟结果相符合,采用双侧进气变径角状管的干燥段,进气角状管下方和排气角状管下方风速不均匀系数分别降低了约10.25%和3.70%,采用双侧进气变径角状管的干燥段可提高稻谷干燥均匀性。（4）搭建四向通风混流干燥试验台。利用单因素试验研究了热风温度、角状管进口风速和初始含水率因素对稻谷干燥特性的影响,并确定参数范围。对热风温度、角状管进口风速和初始含水率因素进行了二次回归正交旋转组合试验与分析,通过使用Design-Expert 8.0.6软件完成优化求解得出最优工作参数组合为:热风温度为43℃,角状管进口风速为4.1m/s,稻谷初始含水率为18.2%,根据优化的参数组合进行试验得到干燥速率为0.0186%/min,稻谷爆腰率增值为1.7%,食味值80.33分。稻谷烘干后水分不均匀度为0.7%,稻谷干燥均匀性较好,干燥段具有实际的应用价值。
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