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2017年12月12日 星期二

丁酉(鸡)年十月廿五

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  降低谷物子粒含水量的机械和设备。其作用在于为谷物内的水分汽化创造条件,包括用人工方法降低谷物周围空气的相对湿度、利用介质促使谷物释放水汽等。介质(如空气)在同谷物接触时能带走水分的量,取决于介质的温度、相对湿度及介质通过谷物时的速度、状态。提高空气的温度,降低空气中的相对湿度,可提高对谷物的干燥能力。一般温度每升高 1℃,其相对湿度百分率可降低4.5,所以加热就成为常用的干燥方式。谷物干燥设备的主要类型有下述几种。
  常温通风干燥机 由干燥仓和风机组成。按通风方式的不同有垂直气流式和径向通风式两种。垂直气流式通风干燥仓由带小孔的透风地板承受谷物,地板下留有通风道,空气由风机吹入通风道,穿过地板小孔向上通过谷物层,吸收水分后,湿空气由仓顶排出。径向通风干燥仓是由透风仓壁和密封仓顶构成的圆筒仓,仓底设有进风口,仓的中心设透气通风管。空气由风机从进风口送入透气通风管,由管壁四周流出,径向穿过谷层并吸收水分后,从仓的侧壁排出。由于气流穿过的谷层较薄,因而干燥较快。常温通风干燥仓结构简单,使用成本低,对谷物无污染,但干燥速度受空气湿度的影响较大。
  加热气流干燥机 热量以对流方式传递给谷物,使谷物表面水分蒸发后由气流带走,谷物内部的水分逐渐向表面扩散后再蒸发,从而使谷物降低含水量而达到干燥的目的。用于种子的干燥气流温度不超过43℃,用于食用谷物的不超过60℃,用于饲用谷物的不超过88℃,短时间接触的气流温度可以较高。
  这类干燥机又可分为不同的类型。按气流温度高低可分为低温慢速干燥机和高温快速干燥机两类。前者使用的气流温度只比外界温度高3~8℃,其结构与常温通风干燥机基本相同,并可利用驱动风机的发动机排出的废气使空气加热。后者是将空气加热到50℃以上,使谷物升温干燥,然后在常温下冷却。按气流在干燥室内相对于谷物的流动方向可分为横流式、顺流式、逆流式和双向气流式等类型。横流式谷物干燥机是使气流横向穿过谷物流,在气流进口和出口因温度不同会出现干燥不匀。顺流式谷物干燥机是使气流方向与谷物流动方向一致,热量利用率较高,在进口处干热气流与谷物接触,从而提高谷物的干燥率。逆流式谷物干燥机是使气流方向与谷物流动方向相反,在达到稳定状态时,谷物排出时的温度接近于热气的温度,而气流排出时的温度接近于湿谷物喂入时的温度,其湿度则与湿谷物相平衡,因而不能使用高温热空气,适用于谷物干燥后的冷却通风。双向气流式谷物干燥机是使气流在干燥过程中交替换向,从而可使干燥均匀性提高,并提高热量的利用率。
  按照干燥室内谷物的状态,则可分为固定床、移动床、流化床、沸腾床和喷动床等类型。固定床干燥机又可分为平床式、竖筒式等,其气流速度小、压力低,被干燥谷物处于静止状态;移动床干燥机有塔式干燥机和回转圆筒式干燥机等,机内的谷物在干燥过程中缓慢地由入口向出口处移动;流化床干燥机是以较大的气流速度穿过谷物层,使谷物以类似流体的状态流动;沸腾床干燥机是以超过谷粒临界速度的气流速度,使谷物在干燥室中剧烈翻动,呈“沸腾”状态;喷动床干燥机是使谷物在更高速度的气流中剧烈运动呈喷泉状。气流速度与干燥效率成正比,干燥均匀性较好,谷粒的爆腰(表皮干裂)率较低。主要种类的结构、功能如下述。
①平床式干燥机。常用的有仓房式、箱体式(图1)、 堆放式和挂车式等类型。仓房式的结构与常温通风用的垂直气流式通风仓类似,但所用气流温度为50~70℃,每立方米谷物的气流流量为8~15米3/分。箱体式、堆放式、挂车式的结构在谷床下面留有风室,热气流自下而上穿过谷层,干燥过程基本相同。其中挂车式是在挂车车箱底板上方加设透风网板,装满谷物后用一台移动式加热炉和风机,将热气流同时送往多台挂车,穿过网板干燥谷物。也可用普通挂车改装,并与运输相结合,以降低使用成本。

  ②竖筒式固定床干燥机。其结构与常温径向通风干燥仓类似,但中心通风管的直径较大,与外壁的间距较小,因而热空气穿过的谷层较薄,干燥效率较高。谷物干燥后再用低压风机送入常温空气使之冷却。
  ③塔式干燥机。在其烘干塔式干燥室内相间地配置多层进气和排气管路,管路断面为无底形,管路之间的空间形成谷物通道,谷物由顶部喂入烘干塔,靠自重向下流动,热气流由风机送来并分散进入各进气管路,从管底逸出进入谷物流,加热谷物并带走汽化水分后从排气管路由吸气风扇排出,向下流动的谷物交替接触高温与低温气流,可充分利用气流热量(图2)。干燥的谷物从干燥室底部流入冷却塔冷却,再由卸料装置卸出。干燥谷物时,热气流的常用温度为110~140℃,干燥种子时常用60~80℃。

  ④回转圆筒式干燥机。由加热炉、吸气风机、干燥滚筒、冷却滚筒或缓苏仓、进料和卸料装置等组成(图3)。 常用干燥滚筒直径1.2~1.7米,长度由5米至15米以上,筒身与水平面成2°~3°的倾角,在滚筒内用隔板分隔成若干扇形断面,筒的内壁和隔板两面都设有叶板。谷物从一端进入后,滚筒以4~10转/分钟的速度旋转。谷粒在叶板的带动和滚筒旋转作用下,在筒壁和隔板之间来回翻动,与热气流均匀接触而排出水分,同时缓慢地向出口端流动,由滚筒出口流入冷却滚筒或缓苏仓,在常温空气下冷却后由卸料装置卸出。

  ⑤流化床干燥机。常用的为带有1层或2层倾斜通风底板的连续式流化床干燥机(图4)。干燥室的下部设置与水平面倾斜3°~4°的带孔通风底板──流化板。用两层流化板时,下层的倾斜方向与上层相反。两层流化板的下方均留有空间作为气流分配室,两层之间设有隔板,隔板两端分别留有通气和谷物通道。作业时,喂料斗通过进料闸门落到上层流化板上同低温气流接触,预热后排出一部分水分,并在气流作用下呈流体状态沿流化板向下流动,通过中转闸门落到下层流化板上,与高温气流相遇,加热并排除水分后由出口端流入缓苏仓内冷却。流化板上谷层厚度一般为100~150毫米。中国经过改进后的连续式流化床干燥机,其流化板上配置若干具有密集小孔的区段,当速度为4~4.5米/秒的气流穿过时形成喷带区,使谷物以翻滚状态向下流动,从而带有局部沸腾床的性质,可加速干燥过程,提高干燥效率。

  ⑥竖筒式气流干燥机。是喷动床干燥机的一种,其干燥室是直径为800~1000毫米的垂直圆筒,底部呈锥形并与进气管连通,上端与排气管连通,中间设有直径200~300毫米的垂直导流管,导流管的上方设有球面挡板。谷物由圆筒底部喂入进气管的热气流中,随20~30米/秒的高速气流通过导流管向上喷动,受热而排出水分,谷物从导流管上口喷出后,在球面挡板的阻挡和本身重量的作用下,沿导流管外的环形空间向下散落,降到圆筒底部锥形部分时,又被热气流携带由导流管喷动上升,如此反复循环,直至达到要求的含水量时,打开卸料闸门,将谷物卸出。
  远红外谷物干燥机 利用远红外辐射元件在通入电流后发出的远红外线照射谷物。由于远红外线有较强的穿透能力,且易于被物料吸收并在其内部转化为热能,可使水分汽化,达到干燥谷物的目的。干燥机的类型有滚筒式、传送带式和塔式等。滚筒式远红外干燥机的辐射元件固定在不动的空心轴上,电源线由空心轴的中心引出,滚筒在空心轴上旋转,谷物进入筒内后由螺旋板向出口处推送。传送带式远红外干燥机是将辐射元件装在箱式干燥室内的一条或上、下多条环行传送带的上方,谷物自上而下由传送带输送,最后从出口排出。塔式远红外干燥机的结构与使用热气流的塔式干燥机类似,在其内层装置许多形辐射元件,外层为保温层,谷物自上而下通过各层元件,由底部排出。远红外谷物干燥机干燥速度快,质量好,脱水均匀,对谷物无污染,有利于长期贮存,干燥过程中耗能低,便于实现谷物干燥自动化。
  太阳能集热干燥机 有两种类型:一种是在大型圆筒贮仓向阳面的仓壁外面装置太阳能集热板,在集热板与仓壁之间留有空气通道,集热板吸收的太阳能将通道中的空气加热后,由风机送入仓内设置的热风管道,使谷物受热干燥,集热板的覆盖面积约为仓壁的2/3。另一种类型使用单独的太阳能集热器,将空气加热后由风机送入干燥设备。除热源不同外,干燥设备的结构型式与加热气流干燥机相同,但一般为低温气流。其使用成本低,但一次投资较高,并需另设加热炉或电热器,以便在阳光不足时使用。
  参考书目
 D.B.布鲁克等著,周清澈译:《谷物干燥》,中国农业机械出版社,北京,1981。(D.B.Brooker,F.W.Bakker-Arkema, Grain Drying, The AVI Publishing Co,Westport, 1974.)

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更新时间 : 2009-01-10

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