粮食干燥装备的设计不仅涉及到极为复杂的传热传质机理、粮食自身的物性特征与干燥特性,又涉及到机械结构设计与自动化控制技术;干燥工艺技术、机械结构特征、自动化控制技术水平直接影响到干燥品质、能耗、设备寿命、安全性及系统的经济性。面对我国粮食干燥普遍存在的受热不均匀、品质差、能耗高、效率低等现实问题,本研究从粮食水分结合能分析入手,基于干燥系客观?的充分利用和多场协同作用,设计一种粮食红外线辅助热风干燥工艺系统,建立干燥机三维模型,完成样机设计与试验,论文完成的研究工作主要包括以下内容:(1)分析了粮食水分迁出特征与粮食同水分的结合机理,明确了粮食干燥过程中,干燥系统内的水分蒸发在任何温度下都可以自发地进行,而且蒸发过程是热力共同作用的结果,水分迁出速率受限于水分与粮食的结合能,结合能随含水率和粮食自身温度的升高而降低,在粮食湿含量超过30%后,温度对其结合能的影响非常小,在粮食的低水分区域,结合能随粮食含水率的增大而显著下降,基于此原理,设计了一种红外线热辐射、逆混流引风组合的干燥工艺系统,既能保证干燥过程中粮食温度不过高,又能大幅度加快高湿粮食去水速率,同时改善了粮食的干燥品质,节约了干燥能耗。(2)利用粮食对红外辐射具有选择性吸收的原理,设计了一种通过回收烟气能量产生特定波长的远红外辐射装置,高效利用了废气能量,加快了粮食干燥速率,改善了粮食干燥品质;为保证样机排粮均匀可靠,简化传统排粮机构,设计了一种往复式排粮机构,增强了样机整体结构的可靠性,实现了样机使用功能的多样性;运用SolidWorks三维设计软件建立了样机整体的三维模型,为样机的加工制造提供参考。(3)假设粮食干燥层为各向同性的多孔介质,建立样机的仿真模型,基于前期试验结果,设置模型中多孔介质的参数与边界条件,利用ANSYSWorkbench平台中的流体分析软件Fluent对样机内气流分布和压力场的分布进行模拟仿真,得到了气流分布的风速场云图与干燥粮层压力场云图,通过仿真的结果分析了干燥介质风速流场分布的均匀性,以及多孔介质粮层的压力分布情况,验证了样机设计的可靠性,也为进一步优化设计干燥机提供重要参考依据。(4)在安徽芜湖开展了样机试验验证。试验结果表明:干燥过程中,样机总体运行可靠性强,在风量谷物比为kg100/m7.0~5.0)(3s?的条件下,稻谷湿基含水率从33%降到15.81%时,稻谷平均去水速率为2.95%/h;在环境温度与相对湿度分别为5℃和100%、热风温度为50~80℃、排烟温度为70℃的条件下,稻谷自身温度保持在35℃以下,较传统的横流干燥方法降低11℃,平均去水速率提高2倍以上,实现了干燥机低温循环干燥的功能,保障了稻谷不受过热损伤,提高了稻谷的干燥品质,大幅度降低了干燥能耗。