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【摘 要】我国的干燥技术应用经历了引进、消化吸收及自制等阶段，是世界上拥有干燥设备制造厂数量最多的国家，但我国大部分的农产品仍没有条件获得先进干燥技术的处理。据有关统计，由于得不到及時的干燥处理，我国平常年景损失的粮食达50亿Kg。至于干燥技术对粮食产品外形和口味的影响尚无力顾及，今后与进口粮食产品全面竞争的局面迟早要出现，届时，这方面的缺陷将削弱我国产品的竞争力。利用热介质，在恒速干燥最后阶段，加入微波辅助加热，利用微波加热的特点，加快内部水分向外部扩散的速率，这样可以大大缩短降速干燥阶段时间。
【关键词】燃气直热；微波辅助；干燥装置
干燥能源通常使用煤、电、油、气等，太阳能、微波能、远红外、生物质能等新能源的开发及应用愈发受到重视。本文介绍的是利用热介质，利用微波进行辅助加热的一种组合干燥机，具有绿色、无污染，温度易控制，热利用率高的特点，另外微波还具有杀菌的作用。
就北方的粮食诸如玉米等干燥而言，降速干燥阶段时间占整个干燥时间的2/3，蒸发掉的水分却不足全部水分的1/3，如在传统干燥的恒速干燥最后阶段，在进入降速干燥之前，加入微波辅助加热技术，加快内部水分向外部扩散的速率，这样可以大大缩短降速干燥阶段时间，也使整个干燥时间缩短，从而达到高效节能的目的。
1.总体结构
烘干机由四部分组成：带式干燥机及配风系统、燃烧系统、微波辅助加热系统、控制系统。
带式干燥机由机箱、带传动系统组成，带速可无级调节。配风系统包括进、出风管、循环风机、排潮风机及控风门。
微波辅助加热系统包括微波加热腔、微波源、微波源外罩及进、出料微波抑制器。
控制系统控制传送带开/停及变频调速；循环风机、排潮风机开/停；微波源分组开启/关闭及状态显示；料温显示及报警；风温显示及报警。
2.烘干机主要参数的确定
通过干燥过程的物料衡算和热量衡算，确定主要参数，包括计算水分蒸发量、空气耗量、天然气用量及微波能耗。
在干燥过程中，新鲜空气（其状态为环境温度t0，湿度H0，热焓I0，干空气量L）进入空气加热器，加热后（其状态为t1，H1=H0，I1，L）进入干燥器，在加热器中物料被干燥，由含水率m1降至m2，物料温度由tm1升至tm2后排出干燥器；而干燥空气温度下降、湿度增加后排出干燥器（其状态为t2，H2，I2，L）。
（1）原料玉米的质量流量G1（kg/h）：根据要求G1=1000kg/h。
（2）产品玉米的质量流量G2：G2= G1*（1-m1）/（1-m2）
式中：G2为产品玉米的质量流量，kg/h；G1为原料玉米的质量流量，kg/h；m1为原料玉米的湿基水分，28%；m2为产品玉米的湿基水分，14%。带入数值，计算得到：G2=837kg/h。
（3）玉米中去除水分的质量流量mw：每小时去除的水分质量流量mw，由如下公式计算：mw=G1*（m1-m2）/（1-m2）。
式中：mw为每小时去除的水分质量流量，kg/h；带入各值，计算得到：mw=163kg/h。
（4）干燥介质进入干燥室时的湿含量H1：因H1=H0，当温度为t0=-20℃，相对湿度为35%，查表得H1=0.001。
（5）干燥介质离开干燥室时的湿含量H2：温度为t2=35℃，相对湿度为80%，查表得H2=0.029。
（6）干燥介质湿比容υ（m3/Kg）：
υ=（0.773+1.244* H1）（273+t1）/273=1.002（m3/Kg）式中：t1=70℃。
（7）干燥介质流量L（Kg/h）：L=mw /（H2-H1）=5821.4（Kg/h）。
（8）干燥介质体积流量V（m3/h）：V=L*υ=5833（m3/h）。
（9）干燥介质离开干燥室时的焓值I2：I2=1.01t2+H2（2501+1.86t2）=35.35+0.029*2566.1=109.8（KJ/Kg）。
（10）干燥介质进入加热室时的焓值I0：I0=1.01t0+H1（2501+1.86t0）=-20.2+0.01*（2501-37.2）=4.44（KJ/Kg）式中：t0=-20℃。
（11）加热器加入的热量QH（KJ/h）：系统输入热量：①湿物料G1带入的热量：因为G1=G2+mw，所以湿物料G1带入的热量为G2Cmtm1+ mwCtm1；②空气带入的热量LI0；③加热器加入的热量QH。
系统输出热量：①产品G2带走的热量：G2Cmtm2；②废气带走的热量：LI2；③干燥器散热损失QL 取QL=10%QH。
综合以上：G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH=G2Cmtm2+LI2+10%QH。
得：90%QH=G2Cm（tm2-tm1）+L（I2-I0）-mw Cwtm1。
式中：Cw为水的比热容，4.187KJ/（Kg·℃）；tm1为原料玉米的温度，-20℃；tm2为产品玉米的温度，60℃；Cm为产品玉米的比热，2.01KJ/（Kg·℃）。
最后QH=846202（KJ/h）=202150Kcal/h。
（12）天然气燃烧热为8000Kcal/m3，则天然气用量为25.3m3/h。
（13）微波功率P（Kw）：假设降速干燥开始时，玉米中应去除的水分还剩1/3（54Kg），此时的质量流量（包含水分在内）为Mj，含水率wj=（54+1000×14%）/Mj=21%，设经微波加热后，含水率为20%，粮食温度由T1（60℃）变为T2（70℃），加热效率η1（80%），微波转换效率η2（70%），在标准大气压力下，水的气化热539Kcal/Kg，产品干燥时，所需要的热量为Q，可得：
Mj=1000×（1-28%）+54+1000×14%=914Kg/h=15.23Kg/min
Q=Mj×〔W1（T2-T1）×1+C（1-W1）（T2-T1）+539（W1-W2）〕=171.8（Kcal/min）
则微波功率P=0.07Q/η1η2=21（Kw）。
3.总结
玉米是我国主要的粮食资源，研制烘干玉米的关键技术和装备，已成为节能减排、建设玉米绿色供应链的关键，且众多生产领域还没有采用先进的干燥技术和装备，更有巨大的市场还有待于开发。
使用可燃气，主要成份为甲烷，燃烧生成二氧化碳和水，属于清洁能源，采用微波干燥，速度快、加热均匀，同时具有杀菌、减少污染的作用，结合热风干燥，能达到节能的目的，目前在粮食烘干领域还未见应用，但经广大科技人员的研究与推广，我国的粮食干燥技术及装备必将取得更多成果。
【参考文献】
[1]张建义等.干燥设备与微波技术利用[J].北京化工大学学报，2008，（05）.
[2]李伟民，张铎，姜坤才.玉米干燥中应注意的若干问题及对策[J].粮食加工，2007，（03）.
[3]朱德文，刘敏.微波干燥稻谷的试验研究[J].包装与食品机械，2003，（05）.
[4]张卫国，郝志亮，陈永泉.微波技术及其在食品工业上的应用[J].包装与食品机械，2003，（04）.
【关键词】燃气直热；微波辅助；干燥装置
干燥能源通常使用煤、电、油、气等，太阳能、微波能、远红外、生物质能等新能源的开发及应用愈发受到重视。本文介绍的是利用热介质，利用微波进行辅助加热的一种组合干燥机，具有绿色、无污染，温度易控制，热利用率高的特点，另外微波还具有杀菌的作用。
就北方的粮食诸如玉米等干燥而言，降速干燥阶段时间占整个干燥时间的2/3，蒸发掉的水分却不足全部水分的1/3，如在传统干燥的恒速干燥最后阶段，在进入降速干燥之前，加入微波辅助加热技术，加快内部水分向外部扩散的速率，这样可以大大缩短降速干燥阶段时间，也使整个干燥时间缩短，从而达到高效节能的目的。
1.总体结构
烘干机由四部分组成：带式干燥机及配风系统、燃烧系统、微波辅助加热系统、控制系统。
带式干燥机由机箱、带传动系统组成，带速可无级调节。配风系统包括进、出风管、循环风机、排潮风机及控风门。
微波辅助加热系统包括微波加热腔、微波源、微波源外罩及进、出料微波抑制器。
控制系统控制传送带开/停及变频调速；循环风机、排潮风机开/停；微波源分组开启/关闭及状态显示；料温显示及报警；风温显示及报警。
2.烘干机主要参数的确定
通过干燥过程的物料衡算和热量衡算，确定主要参数，包括计算水分蒸发量、空气耗量、天然气用量及微波能耗。
在干燥过程中，新鲜空气（其状态为环境温度t0，湿度H0，热焓I0，干空气量L）进入空气加热器，加热后（其状态为t1，H1=H0，I1，L）进入干燥器，在加热器中物料被干燥，由含水率m1降至m2，物料温度由tm1升至tm2后排出干燥器；而干燥空气温度下降、湿度增加后排出干燥器（其状态为t2，H2，I2，L）。
（1）原料玉米的质量流量G1（kg/h）：根据要求G1=1000kg/h。
（2）产品玉米的质量流量G2：G2= G1*（1-m1）/（1-m2）
式中：G2为产品玉米的质量流量，kg/h；G1为原料玉米的质量流量，kg/h；m1为原料玉米的湿基水分，28%；m2为产品玉米的湿基水分，14%。带入数值，计算得到：G2=837kg/h。
（3）玉米中去除水分的质量流量mw：每小时去除的水分质量流量mw，由如下公式计算：mw=G1*（m1-m2）/（1-m2）。
式中：mw为每小时去除的水分质量流量，kg/h；带入各值，计算得到：mw=163kg/h。
（4）干燥介质进入干燥室时的湿含量H1：因H1=H0，当温度为t0=-20℃，相对湿度为35%，查表得H1=0.001。
（5）干燥介质离开干燥室时的湿含量H2：温度为t2=35℃，相对湿度为80%，查表得H2=0.029。
（6）干燥介质湿比容υ（m3/Kg）：
υ=（0.773+1.244* H1）（273+t1）/273=1.002（m3/Kg）式中：t1=70℃。
（7）干燥介质流量L（Kg/h）：L=mw /（H2-H1）=5821.4（Kg/h）。
（8）干燥介质体积流量V（m3/h）：V=L*υ=5833（m3/h）。
（9）干燥介质离开干燥室时的焓值I2：I2=1.01t2+H2（2501+1.86t2）=35.35+0.029*2566.1=109.8（KJ/Kg）。
（10）干燥介质进入加热室时的焓值I0：I0=1.01t0+H1（2501+1.86t0）=-20.2+0.01*（2501-37.2）=4.44（KJ/Kg）式中：t0=-20℃。
（11）加热器加入的热量QH（KJ/h）：系统输入热量：①湿物料G1带入的热量：因为G1=G2+mw，所以湿物料G1带入的热量为G2Cmtm1+ mwCtm1；②空气带入的热量LI0；③加热器加入的热量QH。
系统输出热量：①产品G2带走的热量：G2Cmtm2；②废气带走的热量：LI2；③干燥器散热损失QL 取QL=10%QH。
综合以上：G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH=G2Cmtm2+LI2+10%QH。
得：90%QH=G2Cm（tm2-tm1）+L（I2-I0）-mw Cwtm1。
式中：Cw为水的比热容，4.187KJ/（Kg·℃）；tm1为原料玉米的温度，-20℃；tm2为产品玉米的温度，60℃；Cm为产品玉米的比热，2.01KJ/（Kg·℃）。
最后QH=846202（KJ/h）=202150Kcal/h。
（12）天然气燃烧热为8000Kcal/m3，则天然气用量为25.3m3/h。
（13）微波功率P（Kw）：假设降速干燥开始时，玉米中应去除的水分还剩1/3（54Kg），此时的质量流量（包含水分在内）为Mj，含水率wj=（54+1000×14%）/Mj=21%，设经微波加热后，含水率为20%，粮食温度由T1（60℃）变为T2（70℃），加热效率η1（80%），微波转换效率η2（70%），在标准大气压力下，水的气化热539Kcal/Kg，产品干燥时，所需要的热量为Q，可得：
Mj=1000×（1-28%）+54+1000×14%=914Kg/h=15.23Kg/min
Q=Mj×〔W1（T2-T1）×1+C（1-W1）（T2-T1）+539（W1-W2）〕=171.8（Kcal/min）
则微波功率P=0.07Q/η1η2=21（Kw）。
3.总结
玉米是我国主要的粮食资源，研制烘干玉米的关键技术和装备，已成为节能减排、建设玉米绿色供应链的关键，且众多生产领域还没有采用先进的干燥技术和装备，更有巨大的市场还有待于开发。
使用可燃气，主要成份为甲烷，燃烧生成二氧化碳和水，属于清洁能源，采用微波干燥，速度快、加热均匀，同时具有杀菌、减少污染的作用，结合热风干燥，能达到节能的目的，目前在粮食烘干领域还未见应用，但经广大科技人员的研究与推广，我国的粮食干燥技术及装备必将取得更多成果。
【参考文献】
[1]张建义等.干燥设备与微波技术利用[J].北京化工大学学报，2008，（05）.
[2]李伟民，张铎，姜坤才.玉米干燥中应注意的若干问题及对策[J].粮食加工，2007，（03）.
[3]朱德文，刘敏.微波干燥稻谷的试验研究[J].包装与食品机械，2003，（05）.
[4]张卫国，郝志亮，陈永泉.微波技术及其在食品工业上的应用[J].包装与食品机械，2003，（04）.