如何对干燥机单位热耗和干燥能力进行折算

粮食干燥是一个非常复杂的加工过程，影响因素多，干燥条件多变，其中的影响因素有介质参数(如热风温度、热风风量和热风湿度)、粮食参数(如粮食类别、粮食水分、粮食温度和粮食流量)、环境条件(如大气温度和大气湿度)、干燥工艺(如顺流干燥、逆流干燥、横流干燥、混流干燥)以及干燥机的结构参数。一台粮食干燥机可能在很低的环境温度下(零下20℃)工作，也可能在高达30℃的环境条件下工作，其工作条件完全不同，甚至相差甚远二所以必需将测得的性能指标进行折算，折算到一个统一的公认的干燥条件。该项标准的研究制定，需要针对不同环境条件、粮食条件，女[I大气温度、大气相对湿度、粮食初始水分、终了水分、降水幅度、粮食类别、品质、加热方式、热风温度、热风相对湿度、热风量、干燥方式等一系列参数进行大量的试验验证，要形成正式的国家标准难度比较大。最有可能的成果方式是完成研究报告，给出并非完全准确的折算系数，作为指导性技术文件公布试行，然后再进行比较和评价。因此，干燥机生产能力和单位热耗的折算是一个十分重要的标准。单位耗热量和烘干能力是粮食烘干设备的关键指标。对于不同类型或同一类型的粮食烘干设备，当其验收工况条件存在差异时，都必须通过有关折算系数将其折算到标准工况条件下，才能进行单位耗热量和烘干能力的判定、比较。目前，我国尚无统一的烘干单位耗热量与烘干能力折算系数规范。本课题将对折算系数进行研究，研究并制定折算系数的统一国家标准。粮食烘干单位热耗和烘干能力折算一直是困扰对粮食干燥机进行性能评价、鉴定的重要问题;多年来由于研究工作量大和科研经费缺乏，此问题一直没有解决。黑龙江农垦科学院提出了一个解决方法，但由于不能适用于多种干燥工艺和机型以及标准条件和机型选的不够合理而未能成为国家标准。笔者在深入分析和研究国内外现有干燥技术研究成果的基础上，通过试验和理论分析，确定了折算的标准烘干条件，给出了各种烘干机型和不同粮食干燥时的折算系数的计算方法和使用条件。 　　1粮食干燥机热耗和生产能力的折算方法 　　1.1计算机模拟法 　　粮食干燥机使用中的一个常见问题是粮食的初水分经常变化，为了达到要求的终水分，需要经常调整粮食流量(生产能力)，为了比较粮食干燥机性能的好坏也需要知道干燥机的生产能力，因此，必须进行折算。我们认为利用计算机模拟方法进行干燥机热耗和生产能力的折算是一种较好而且可行的方法，即建立粮食千燥过程的数学模型，编写干燥模拟程序，在计算机上进行模拟计算，最后得出折算系数。 　　此法的优点是通用性好，可以计算不同机型(顺流，逆流，横流和混流干燥机)和不1司粮食(玉米，小麦，水稻)的干燥性能和折算系数;!万r对任何干燥条件进行折算，计算速度较快;各种干燥工艺都可以使用。 　　该方法的缺点是模拟方法还不够普及，掌握该方法需要有一定的计算机基础，干燥机使用人员一般没有这种软件，此外，干燥过程的数学模型还不够精确。以后应加强这方面的研究、模拟方法的计算步骤如下: 　　l)建立干燥过程模型; 　　2)开发各种粮食干燥工艺的计算机模拟程序; 　　3)利用模拟程序计算标准条件下干燥机的热耗和生产能力; 　　4)模拟计算非标准条件下的热耗和生产能力; 　　5)计算热耗和生产能力折算系数; 　　6)对干燥机性能进行折算。 　　1.2 ISO11520一2国际标准法 　　150(Intemational Standard Oganization)国际干燥机性能试验标准给出了一种折算方法，它利用4个校正系数K1、K2、K3、K4对试验所得水分蒸发率进行折算。各校正系数的意义如下: 　　K1——水分校正系数，K1=(8.971一0.05578Td)X.+1.139InTd一4.652 　　K2——热风温度校正系数，K2=(0.00565-0.000061Td)+0.000915Td+0.915 　　K3——空气湿度校正系数，K3=1.0175一0.01072(l一Φ) 　　K4——风量校正系数，K4=(0.022Td一3.445)a/V一0.271InTd+2.608 　　1.3黑龙江省级标准 　　黑龙江省农垦科学院农业机械鉴定总站于1989年提出了一种粮食干燥单位热耗和生产能力折算方法，标准条件为降水幅度5%(20%~巧%)、热风温度93℃、环境温度20℃、环境相对湿度为60%，折算方法比较简单易行。它的主要缺点是只适用于横流式粮食干燥机和玉米小麦的烘干，有些系数的选择缺乏依据。此外，它还考虑了热风炉间接加热和油炉直接加热及冷却段的影响。具体计算方法如下: 　　1.3.1单位热耗的折算 　　标准条件下谷物干燥机的单位热耗量按下式计算: 　　Qrb=Qr/(K0*K1) 　　式中Qrb一标准条件下的单位热耗，MJ/kg Qr一试验时的实测热耗，MJ八g; K。一大气条件折算系数，可根据大气温度和相对湿度查表求出，见“粮食干燥单位热耗及生产能力折算系数”标准;K1一粮食条件折算系数，在相同的环境条件下，根据粮食的初水分和终水分查表求出。 　　1.4数据表法 　　通过热力计算，把各种条件下参数变化时的折算系数列成表格，再用插入法折算，如俄罗斯就采用这种方法。标准给出两种表格，一种是大气条件折算表，另一种是粮食条件折算表，从表中查出两个系数后，其乘积即为总折算系数。 　　本文在深入分析和研究国内外现有研究成果的基础上，分析和探讨了折算的标准条件，给出了各种烘干机型和不同粮食干燥工艺的折算系数的计算方法和使用条件。 　　2干燥参数折算标准条件的确定 　　为了对比粮食干燥机在不同干燥条件下的性能，必须确定一个公认的标准条件;在非标准条件下进行干燥作业或试验时必须将干燥过程测得的数据都换算到标准条件，然后才能进行干燥性能的比较。所谓标准条件，一般包括降水幅度、环境温度、环境湿度、热风温度和干燥机类型等。目前不同国家制定的标准条件是不同的(见表1)。英国小麦干燥时的标准条件定为初水分20%、终水分巧%、环境温度20℃、环境湿度为80%。我国黑龙江省规定干燥玉米的标准条件为降水幅度5%(20%一巧%)、热风温度90℃、环境温度20℃、环境相对湿度为60%。法国对不同季节规定了不同的标准条件。俄罗斯规定降水幅度6%、环境温度ro℃。我国尚无粮食干机性能折算的国家标准。有些单位正在对它进行研究，不久可能会发布并列人国家标准。 　　3粮食条件的折算系数 　　不同的粮食类别如玉米、小麦、稻谷其干燥特性是不同的，例如平衡含水率、薄层干燥方程、比热、汽化潜热、对气流的阻力、体积密度等等，折算时必须考虑各种粮食的干燥能力折算系数。 　　4不同干燥工艺和机型对折算的影响 　　利用数学模拟可以很容易求出各种干燥机在不同条件下(顺流、逆流、横流、混流)的性能，因而也就比较容易计算出折算系数。具体方法可参阅《农产品干燥工艺过程的计算机模拟》一书 　　5热风风量的折算 　　由于温度变化而引起风速变化，因此还必须同时考虑风速(风量与温度)的折算系数。 　　6对谷物干燥折算标准的几点建议 　　(1)加强国际干燥标准的研学。为了向国际干燥技术标准靠拢，必需应用现代信息技术和计算机模拟方法，对国际150干燥技术标准已有的一系列计算模型进行干燥条件折算。由于数学模型比较复杂，而且没有任何解释和说明，有许多方程的系数选取还需进行探讨和分析，否则很难推广应用。为此需要对国外有关粮食干燥标准方面的资料进行翻译、整理、分析和应用。 　　(2)获取必要的试验数据。为了验证折算方法的合理性和正确性，必需对折算结果进行验证，这就需要一定的试验条件和设备以进行试验验证，同时也需要检索查寻大量文献资料。 　　(3)对四种折算方法进行对比分析。在不同的环境和粮食条件下对上述四种不同的折算方法进行比较和验证，找出折算中的问题，提出折算标准初稿。 · 行业聚焦： 干燥是粮食产后处理最重要的环节之一，通过干燥将粮食水分降低到安全水分以下是确保储粮安全的首要条件。同时，干燥作业是否得当，也直接影响着粮食的等级、加工质量和食用品质，进而影响到粮农和粮食流通企业的经济效益和人们的生活质量。 　　自上世纪九十年代以来，我国利用世界银行贷款和国债资金加快了粮食干燥设施建设。据最新统计，国有粮库共配备干燥设施4647套，总干燥能力已达到3．9万吨／小时，每年可干燥粮食4492万吨。其中大型设备主要集中在东北三省一区，形成了近3000万吨／年的干燥能力，基本解决了该地区高水分粮干燥能力不足的问题。 　　但从全国范围看，我国粮食干燥仍存在的许多突出矛盾：粮食多项研究证实，在药品生产过程中固形物料经过超微粉碎，使其处于微米甚至纳米的尺寸时，该物质的物理、化学特性都将发生极大的变化，从而显著提高药品的溶出度，并能减轻药物的毒副作用。无论内服或外用，都能明显提高疗效。特别是在中医药领域，超微粉碎技术能够改变传统的中医手段，中药材经超微粉碎细化后，可直接用于口服，从而免除了饮片、煎煮等繁琐的工艺，大大方便了病人用药；不仅如此，经研究表明，超微细化后的中药用量，只相当于原方剂用药量的十分之一，从而大大节省了宝贵的中药材资源，也有效保护了中药材种植环境。另外，通过超微粉碎技术，使难溶或微溶于水的有效成品，经细胞破壁，可明显提高药品的生物利用度。这为中医药走向 　　目前，国内制药企业，只要是生产中成药的，一般都有颗粒剂型，少数有粉散剂。国内生产的包装机品牌众多，从功能、配置、各方面来比较，差异比较大，选择适合本企业产品的颗粒、粉剂包装机是生产产量和包装质量的关键。 　　目前国内的包装机从封口方式来分，可分为夹板式和辊筒式。从产能来分，可分为单列机和多列机。从走膜方式来分，可分为立式机和水平机。目前小袋包装的主要形式为：三边封、四边封、背封。 　　下面将各种机型的特点分别作一下描述： 　　夹板式立式单列包装机：间歇封口，容积式计量，充填下料，夹板封口，机型较小，操作简单，使用寿命较短。厂家不同，品牌、配置不同，价格不同，目锥形混合机全称为悬臂双螺旋锥形混合机，锥形混合机广泛用于化工、农药、染料、食品、饲料、建材、稀土等粉体与粉体（固—液）的混合。锥形混合机对混合物料适应性广，对热敏性物料不会产生过热，对颗粒物料不会压馈和磨碎，对比重悬殊和粒度不同的物料混合不会产生分屑离析现象； 　　锥形混合机工作原理： 　　锥形混合机筒内两只非对称螺旋自转将物料向上提升，转臂慢速公转运动；使螺旋外的物料，不同程度进入螺柱，从而达到全圆周方位物料的不断更新扩散，被提到上部的两股物料再向中心凹穴汇合，形成一股向下的物料流，补充了底部的空缺，从而形成对流循环的三重混合效草类的中药材，如果手折易碎断或成粉末，则说明已经干透了；反之，则柔软不易折断或不易粉碎。 手掐牙咬鉴别：一些果实、种子类的中药材，可以采取用手掐和牙咬的方法，即用手能够轻易掐入无阻力，用牙咬感到很硬，说明是干透了。如果用手掐入时阻力很大．不易掐到底，甚至有潮湿的感觉，或粘附在手上，或感到较软，都是未干透的。 　　敲击鉴别：未达到干燥标准的中药材．相互敲击时声音沉闷不清脆，需继续干燥。但一些含糖分比较高的药材，如桂圆肉、天冬等，干燥后敲击的声音并不清脆。

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