粮食干燥是在多重扰动因素并存的复杂条件下进行自发去水的单元操作,是粮食收获后处理和品质保障的关键环节。由于受干燥条件、物性参数、流态、干燥工艺、供热方式、机械结构、惯性特征以及过程特征参数的影响,使得干燥系统的热、湿传递和转换发生本质的变化,制约了干燥系统自适应控制技术的发展和能量的有效利用,从而导致粮食干燥仍普遍存在干燥能耗高、效率低等问题。为此,本文围绕节能高效的干燥目标,以发展干燥解析理论,合理匹配干燥系统能量为主要任务。基于热力学理论和能质守恒定律,结合量纲分析,建立干燥系统解析模型。并从能量结构入手,对主观能量和客观能量进行理论解析。采用理论分析与试验相结合的研究方法,探究过程特征参数的变化规律。并基于特定干燥系统,揭示系统能量变化特征,同时对干燥系统进行能效评价。本研究所取得的创造性结论主要有以下几点:1.基于热力学理论和能质守恒定律,并引入厚度无量纲、时间无量纲、风量谷物比,给出了静置、顺流、逆流等三种稳态干燥过程中粮食和干燥介质的状态解析解和变化规律。并对三种干燥工艺特征进行对比分析,结果表明在粮食干燥中热风逆流干燥是比较合理的一种干燥方式。2.基于农业物料学、固体物料流变特性及孔隙率弹性理论,搭建粮食流动层孔隙率变化特征的试验装置。深入探究流动层孔隙率与物料流态、结构尺寸、物性参数等因素之间的相互作用关系。结果表明:流动层内稻谷的孔隙率随流动速度的提高而增大,且明显大于静止状态时的孔隙率;随含水率的降低,稻谷籽粒体积减小,籽粒间的孔隙也随之减小。但籽粒内部孔隙明显增大,且增大的孔隙大于籽粒间减小的孔隙,从而稻谷层内的孔隙率随含水率降低而增大;稻谷流动层内的孔隙率随稻谷层厚度的增大而呈逐渐减小的趋势变化。3.揭示了稻谷流动层内孔隙率与稻谷含水率、稻谷流速及稻谷层厚度之间的相互作用关系。稻谷含水率、流动速度和稻谷层厚度对流动层内孔隙率均有显著影响（p＜0.01）,其交互作用对孔隙率不存在显著影响,其中,含水率对孔隙率的影响为极显著（p＜0.0001）。4.获得了稻谷流动层孔隙率拟合方程,经统计分析结果表明该方程具有很好的拟合性。基于通风阻力试验装置和Ergun方程的验证试验结果显示,实际测量的压降值与预测值的平均相对误差为5.33%,验证了流动层内孔隙率拟合方程式的有效性。因此,拟合得到的稻谷流动层孔隙率方程可用于预测稻谷流动层孔隙率。5.基于干燥理论、工程热力学与传热学知识和空气焓-含湿量图,从干燥系统能量结构入手,对主观能量的理论解析结果进行试验分析。在多段逆流干干燥过程中,干燥室中的排气热损占总热能耗比例为0.17%～0.93%,且呈逐渐增大的规律变化。稻谷升温热损占总热能耗比例为0.09%～0.75%,呈逐渐减小的趋势变化,且第一高温干燥室中的稻谷升温热损最大。其他热损占总热能耗比例为0.074%～0.65%,在高温干燥段和低温干燥段中其值均呈逐渐增大的趋势变化。蒸发水蒸气升温热损占总热能耗比例0.004%～0.013%,是干燥过程中最小的热损,其变化趋势先减小后增大。与其他三种热损相比较,蒸发水蒸气升温热损相对较小。6.在干燥初期,因稻谷升温热损为最大热损,应该采用低温低湿的空气对稻谷进行干燥。通过加大水蒸气分压力势差,达到快速去除物料中部分自由水分的目的,从而减少稻谷升温热损。在高温干燥段,其他热损占有比较大的比例。因此在机械结构设计时,应该对高温干燥区域的机壁进行保温设计,实现减少机壁的散热损失和提高干燥系统的热能利用率的目的。排气热损是稻谷干燥过程中最大的热损,因此应该在稻谷干燥过程中设计余热回收装置,使废气中的余热得到充分利用,进而减少能源浪费。7.不同部位的热损在不同的干燥条件下互不相同,因此,在能耗优化过程中,应该结合干燥系统中不同部位的热损特征和产生能量损耗的原因,提出科学合理的优化措施,从而从根本上解决稻谷干燥能耗高的问题。8.基于理论分析和循环干燥试验,研究表明干燥系统消耗的能量包括主观能量和客观能量,且干燥室的能量损耗程度随着含水率降低而逐渐增大。玉米的去水动力和客观能量随着含水率降低而逐渐减小,而玉米籽粒内部水分结合能随含水率降低而逐渐增大。同时,揭示传统热效率评价方法的不科学性,以及与（?）效率的本质区别,进而表明（?）效率是评价粮食干燥系统能效的科学方法。