李留勝，邵利國，殷金龍

(一拖(洛陽)搬運機械有限公司，河南 洛陽 471822)

雙段批式循環(huán)糧食烘干機的開發(fā)

李留勝，邵利國，殷金龍

(一拖(洛陽)搬運機械有限公司，河南 洛陽 471822)

批式循環(huán)糧食烘干機通常只有一個烘干段，糧食需要經過干燥、緩蘇多次循環(huán)才可降到規(guī)定水分。在此過程中，糧食不斷被輸送、提升、拋灑，進一步增加了糧食的破碎率。針對批式循環(huán)糧食烘干機每批干燥時間長、效率低的情況，設計了一種具有兩個混流烘干段的烘干機，以提高烘干效率，減少循環(huán)次數，降低谷物的破碎率。

雙段；批式；低溫循環(huán)；混流；糧食烘干機；破碎率

玉米是我國主要糧食作物之一，玉米的特點是收獲后的水分高。適宜玉米收獲的水分在20%～24%，通常收獲時在25%～30%，個別情況下可高達35%以上。目前市場上推出的糧食烘干機降水速率普遍在0.6～1.0個百分點/h，比較適合南方稻谷的烘干，若用于烘干高水分的玉米，則干燥時間長、效率低。如果遇上連續(xù)陰雨天氣，現(xiàn)有機型的干燥效率將難以滿足生產需要，農民辛苦半年的勞動成果將遭受嚴重損失[1]。因此研發(fā)一種新型高效、干燥品質好、適合烘干高水分玉米的糧食烘干機顯得尤為重要。

1 干燥工藝及結構形式

1.1 干燥工藝

玉米是難以干燥的糧食品種之一，其籽粒大，表皮結構緊密、光滑，不利于水分自籽粒內部向外部轉移。特別是在高溫干燥介質作用下，其表面水分急劇汽化，而表皮之下的水分不能及時轉移出來，造成壓力升高，致使表皮脹裂或使籽粒發(fā)脹變形，品質下降。干燥介質溫度過高，還會引起玉米胚乳呈褐色或深褐色，造成玉米的品相下降[2-3]。

干燥玉米較好的工藝條件是，熱風溫度100℃，玉米籽粒溫度不超過50℃。但是由于玉米水分較高，往往在干燥作業(yè)時，設法提高干燥介質溫度，這就會造成干燥后玉米的品質下降。

在循環(huán)式干燥機中，采用烘干→緩蘇多次循環(huán)的間歇干燥工藝，即將玉米加熱到一定程度，然后放入緩蘇倉保溫一段時間，使籽粒內部的水分向表面擴散，降低籽粒內部的水分梯度，然后再進行烘干循環(huán)，是保證玉米品質的有效方法[4]。

目前循環(huán)式烘干機按干燥原理分主要有兩種類型：一種是采用橫流式干燥工藝的烘干機，另一種是采用混流式干燥工藝的烘干機。橫流式干燥機在干燥過程中，谷物流動的方向與干燥氣流的方向垂直，這種干燥工藝往往會造成谷物的內外層干燥不均勻[5]?；炝魇礁稍餀C克服了橫流式干燥機干燥不均勻的缺點，但烘干效率仍顯較低。為獲得較高的干燥速率，同時又要保證玉米干燥均勻，我們采用了雙段混流循環(huán)干燥工藝，即烘干→緩蘇→烘干→緩蘇為1個循環(huán)，烘干效率是單段烘干的2倍。

1.2 雙段混流循環(huán)式烘干機主要結構特點和關鍵措施

雙段混流循環(huán)式烘干機結構見圖1。該機主要由塔式主機、自動控溫裝置、熱風爐、振動篩及上糧機組成。塔式主機包括上混流烘干段、下混流烘干段、上緩蘇倉、下緩蘇倉和提升輸送裝置等，若糧食不需要清理，則不用配置振動篩。

圖1 雙段混流糧食烘干機結構圖

該機的主要結構特點如下：

(1)干燥主機采用積木式塔型結構，運輸及安裝方便。

(2)進、排氣角盒采用交替錯落排列，即一排為進氣，下一排為排氣[6]。

(3)熱源采用熱風爐?？諝饨涍^燃燒和換熱轉換為干凈熱空氣進入烘干段，避免了燃燒器燃燒不充分對糧食造成的污染。

(4)干燥過程采用智能控制，實時監(jiān)測熱風溫度、糧食溫度、谷物水分。當控制系統(tǒng)監(jiān)測到糧溫高于設定值時，會給控溫裝置發(fā)脈沖信號，進風口開啟一定角度讓外界空氣進入熱風管道，直至糧溫降到設定范圍。

(5)一機多用。該烘干機主要用于玉米的烘干作業(yè)，若用于稻谷、小麥、高粱、油菜籽及谷子的烘干，則只需更換振動篩的清選篩片。由于烘干段采用的是角盒排列而非篩網型式，因此烘干段無需調整，即可滿足不同收獲季節(jié)、不同作物的烘干，提高了其利用率，減少了設備的閑置時間。由于稻谷是一種熱敏性作物，如烘干速度過快、溫度過高、受熱時間過長等均會造成稻谷爆腰，從而影響到它的經濟價值[7]。因此，烘干稻谷時可將通往上烘干段的風門關閉，只用下烘干段烘干，并通過調整烘干工藝來確保稻谷烘后的品質。

2 干燥參數的確定

2.1 干燥時間

當確定了降水速率和降水幅度之后，則干燥時間t為：

(1)

式中,t為干燥時間，h；w1為原糧水分，%(濕基)；w2為干燥后要求的水分，%(濕基)；Rw為降水速率，個百分點/h。

取w1=30%，w2=14.5%，雙段混流循環(huán)烘干機降水速率Rw為1.2～2.0個百分點/h，取Rw=1.6個百分點/h，則總干燥時間t≈10 h。

2.2 干燥能力

干燥能力是指在1 h內，經1次干燥過程，按降低1個百分點水分計算，干燥機對濕谷的處理量用公式(2)計算[8]：

(2)

式中,E為干燥能力，t·個百分點/h；P為裝機谷物質量，t(濕谷)；w1為原糧水分，%(濕基)；w2為干燥后要求的水分，%(濕基)；t為干燥時間，h。

對于5H-20雙段混流循環(huán)式烘干機，其裝機谷物質量(濕谷)P=20 t，則E=32 t·個百分點/h。

2.3 緩蘇時間

緩蘇時間的選取直接關系到烘干機的效率，一般認為增加緩蘇時間，會降低籽粒中心應力，減少籽粒表面裂紋。但當緩蘇時間超過2 h時，再繼續(xù)增加緩蘇時間，對籽粒中心應力水平的影響已不明顯。緩蘇時間越長，需要的緩蘇箱體就要越高。關于干燥玉米所需的緩蘇時間目前尚無可靠的理論依據，通常是憑經驗選取。在熱風溫度為100℃時，緩蘇時間與干燥時間之比一般可取2∶1～4∶1。

3 試驗結果

本研究開發(fā)的5H-20雙段批式循環(huán)糧食烘干機于2016-10-通過了國家糧食局鄭州糧倉機械質量監(jiān)督檢驗測試中心的鑒定，試驗條件及檢測結果見表1、表2。

表1 5H-20型糧食烘干機試驗條件

表2 5H-20型糧食烘干機檢測結果

4 結論

(1)雙段混流循環(huán)式糧食烘干機具有較高的干燥速率，最高可達2.0個百分點/h，各項指標均符合國家標準的要求。

(2)與設計值比較，5H-20型干燥機的實測干燥能力略大于設計干燥能力，干燥工藝參數設計合理。

[1] 畢文雅,張來林,郭桂霞.我國糧食干燥的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].糧食與飼料工業(yè),2016(7):12-15.

[2] 張玉榮,周顯青.熱風和真空干燥玉米的品質評價與指標篩選[J].農業(yè)工程學報,2010,26(3):346-352.

[3] 肖紅偉,高振江.干燥對玉米飼用和加工品質影響的研究進展[J].農業(yè)工程學報,2008,24(7):290-295.

[4] 張來林,高杏生,褚金林.低溫循環(huán)式糧食干燥機降水能力生產性試驗[J].糧食與飼料工業(yè),2016(3):17-18.

[5] 孫 鵬,陳海濤,陳武東，等.國內外混流式干燥機現(xiàn)狀、問題及發(fā)展趨勢[J].農機使用與維修,2014(8):36-37.

[6] 李 臻,梅順齊,孔令學，等.混流式糧食干燥機角狀盒的優(yōu)化設計[J].農業(yè)裝備技術,2015,41(2):16-19.

[7] 趙學偉,李小化.稻谷干燥裂紋及破碎機理研究新進展[J].糧食與飼料工業(yè),2007(4):1-4.

[8] 衣淑娟，侯雪坤.谷物干燥機械化技術[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社,2008:133-136.

Developmentoftwo-stagebatchcirculatinggraindryer

LI Liu-sheng，SHAO Li-guo，YIN Jin-long

(YTO (Luoyang) Transportation Machinery Co. Ltd.,Luoyang 471822,China)

Batch circulating grain dryer usually has a one-stage drying chamber,the grain is dried and tempered for many times,so that the moisture content could be lowered to the specified value.During drying process,the grain is conveyed to the higher position and sprinkled constantly,which further increasing its damage rate.In view of long drying time and low efficiency of batch circulating grain dryer,a new two-stage mixed folw circulating grain dryer was designed to improve the drying efficiency,reduce the cycle times and lower the damage rate of grain.

two-stage; batch; hypothermal circulation; mixed flow; grain dryer；damage rate

2017-07-25;

2017-11-24

李留勝(1980-)，男，碩士研究生，研究方向為谷物干燥機的設計開發(fā)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.004

S226.6

A

1003-6202(2017)12-0011-03

俞蘭苓)