適讀人群:本書既可作為農(nóng)產(chǎn)品加工工程、糧食工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化、機(jī)械設(shè)計與制造等專業(yè)的學(xué)生教學(xué)輔導(dǎo)書,也可供現(xiàn)代化農(nóng)場、糧食加工企業(yè)相關(guān)人員參考。
農(nóng)產(chǎn)品干燥環(huán)節(jié)不僅關(guān)系到豐產(chǎn)豐收問題。而且是降低一次能源的消耗和提高糧食干燥品質(zhì)和產(chǎn)能的關(guān)鍵。本書結(jié)合國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品干燥技術(shù)發(fā)展概況、谷物干燥機(jī)的種類和特點(diǎn)、干燥特性,系統(tǒng)地分析谷物干燥機(jī)原理、干燥過程的機(jī)理及影響因素。重點(diǎn)探討寒區(qū)玉米、水稻、白瓜子等典型農(nóng)產(chǎn)品的干燥特性和規(guī)律,以典型順流和混流干燥機(jī)和循環(huán)干燥機(jī)為例,結(jié)合現(xiàn)有5H系列谷物干燥機(jī)械的實(shí)際應(yīng)用,給出谷物干燥機(jī)及供熱設(shè)備的設(shè)計過程,著重研究分析谷物干燥過程檢測與智能控制部分,應(yīng)用多傳感器實(shí)時采集在線工作參數(shù),配合自適應(yīng)調(diào)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)大宗糧食的智能保質(zhì)干燥生產(chǎn)。同時對白瓜子等高附加值農(nóng)產(chǎn)品的干燥特性及裝備機(jī)型進(jìn)行研究,整體闡述谷物干燥中心的設(shè)計與應(yīng)情況。
近年來,國內(nèi)外干燥機(jī)通過計算機(jī)、PLC、智能化儀表、常規(guī)電器和組態(tài)軟件組成的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水稻和玉米等干燥生產(chǎn)過程的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、中央控制、在線測試、數(shù)據(jù)庫管理是發(fā)展的主流。能夠在干燥工作流程中實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控,在全程干燥中實(shí)現(xiàn)自動化和智能化操作,是到2020年的發(fā)展規(guī)劃。智能干燥技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。
農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)問題是關(guān)乎國家糧食安全和國計民生的大問題。隨著我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革與調(diào)整的深入實(shí)施,國家大力推動土地流轉(zhuǎn),到2016年全國土地流轉(zhuǎn)面積4.5億畝。土地流轉(zhuǎn)率達(dá)到30%以上。加速了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的規(guī);N植,隨著大宗農(nóng)產(chǎn)品總產(chǎn)量的提高,勢必導(dǎo)致典型農(nóng)產(chǎn)品收儲的難題,尤其是高水分玉米和水稻的烘儲質(zhì)量與糧食品質(zhì)、烘干能力與能耗的矛盾問題日漸突出。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計,國內(nèi)每年糧食產(chǎn)量約5億噸,常年庫存近一半,理論上都需要烘干處理。但是我國糧食烘干水平過低,糧食烘干機(jī)技術(shù)參差不齊,法與歐美國家相比。如何提高我國烘干機(jī)械工業(yè)的水平已成為保證我國大農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵,農(nóng)產(chǎn)品收獲時間緊、任務(wù)重,如果干燥處理不當(dāng),將嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。本書涉及工程熱物理、植物生理學(xué)、機(jī)械設(shè)計、傳熱傳質(zhì)學(xué)、圖形學(xué)、自動控制理論等多個領(lǐng)域,結(jié)合國家科技部的“十三五”發(fā)展規(guī)劃以及國家工信部頒布的農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動方案(2016—2025)的重點(diǎn)內(nèi)容,提出研發(fā)糧食智能干燥機(jī)械,重點(diǎn)突破在線水分測量、真空低溫干燥、熱風(fēng)真空雙效干燥、紅外真空組合干燥、太陽能谷物干燥、PLC控制、多燃料系統(tǒng)開發(fā)、成型生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐熱效率提升等關(guān)鍵技術(shù),優(yōu)化谷物烘干過程模型、特色農(nóng)副產(chǎn)品烘干工藝模型,開發(fā)高效能、多燃料烘干組合、智能型烘干機(jī),提高糧食、特色農(nóng)副產(chǎn)品烘干的生產(chǎn)率和質(zhì)量。尤其黑龍江省是地處高寒地區(qū)的農(nóng)業(yè)大省,也是國家重點(diǎn)商品糧生產(chǎn)基地。系統(tǒng)提升典型農(nóng)產(chǎn)品(玉米、水稻)的高效、節(jié)能、保質(zhì)干燥工藝和自動控制技術(shù),顯得尤為重要。
《典型農(nóng)產(chǎn)品干燥技術(shù)與智能化裝備》是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會主義和諧社會,實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)機(jī)械化和保障糧食安全不可或缺的應(yīng)用性學(xué)術(shù)著作,農(nóng)產(chǎn)品干燥環(huán)節(jié)不僅關(guān)系到豐產(chǎn)豐收問題,而且是降低一次能源的消耗和提高糧食干燥品質(zhì)和產(chǎn)能的關(guān)鍵。本書結(jié)合國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品干燥技術(shù)發(fā)展概況、谷物干燥機(jī)的種類和特點(diǎn)、干燥特性,系統(tǒng)地分析了谷物干燥機(jī)原理、干燥過程的機(jī)理及影響因素。重點(diǎn)探討了寒區(qū)玉米、水稻、白瓜子等典型農(nóng)產(chǎn)品的干燥特性和規(guī)律,以典型順流和混流干燥機(jī)和循環(huán)干燥機(jī)為例,結(jié)合現(xiàn)有5H系列谷物干燥機(jī)械的實(shí)際應(yīng)用,給出了谷物干燥機(jī)及供熱設(shè)備的設(shè)計過程,著重研究分析了谷物干燥過程檢測與智能控制部分,應(yīng)用多傳感器實(shí)時采集在線工作參數(shù),配合自適應(yīng)調(diào)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)大宗糧食的智能保質(zhì)干燥生產(chǎn)。同時對白瓜子等高附加值農(nóng)產(chǎn)品的干燥特性及裝備機(jī)型進(jìn)行了研究,最后整體闡述了谷物干燥中心的設(shè)計與應(yīng)用情況。
近年來,國內(nèi)外干燥機(jī)通過計算機(jī)、PLC、智能化儀表、常規(guī)電器和組態(tài)軟件組成的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水稻和玉米等干燥生產(chǎn)過程的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、中央控制、在線測試、數(shù)據(jù)庫管理是發(fā)展的主流。能夠在干燥工作流程中實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控,在全程干燥中實(shí)現(xiàn)自動化和智能化操作,是到2020年的發(fā)展規(guī)劃。智能干燥技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。
為了推進(jìn)典型農(nóng)產(chǎn)品先進(jìn)干燥技術(shù)的發(fā)展,筆者結(jié)合近年來所做的博士階段的研究和相關(guān)科研項(xiàng)目,撰著此書。該項(xiàng)目研究與國內(nèi)同行有著廣泛的學(xué)術(shù)聯(lián)系,解析和把握干燥領(lǐng)域的理論發(fā)展前沿,并且有干燥環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性構(gòu)想,在其前沿領(lǐng)域趕超國際先進(jìn)水平。采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地研究了糧食干燥的強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)機(jī)理。用生產(chǎn)和試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合理論分析進(jìn)行對比驗(yàn)證。建立了嚴(yán)密的干燥評價體系和規(guī)律,對相關(guān)學(xué)科的理論研究具有較高的指導(dǎo)性和參考價值。
本書適用于農(nóng)產(chǎn)品加工工程、糧食工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化、機(jī)械設(shè)計與制造等專業(yè)的學(xué)生,現(xiàn)代化農(nóng)場、糧食加工企業(yè)相關(guān)人員。
本書得到了黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)項(xiàng)目(GA15B402)、黑龍江省農(nóng)墾總局重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目(HNK125B-05-08)和黑龍江省普通高等學(xué)校新世紀(jì)優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃項(xiàng)目(1155-NCET-012)的技術(shù)支持和資助。
本書由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院車剛教授與黑龍江省農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械化研究所吳春升高級工程師合著。車剛教授獨(dú)立完成第三、六~十章的內(nèi)容,吳春升高級工程師完成第一、二、四、五章的內(nèi)容。由于著者水平有限,書中難免有不足之處,懇請廣大讀者提出寶貴意見。
著者
2017年2月
第一章概論1
第一節(jié)農(nóng)產(chǎn)品干燥的目的和意義1
第二節(jié)國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品干燥技術(shù)現(xiàn)狀分析3
第三節(jié)典型農(nóng)產(chǎn)品干燥設(shè)備11
第四節(jié)干燥機(jī)械新技術(shù)的應(yīng)用研究30
第二章典型農(nóng)產(chǎn)品的特性分析36
第一節(jié)谷物的生理特性36
第二節(jié)谷物的熱物理特性37
第三節(jié)谷物的空氣動力特性40
第四節(jié)谷物的物理機(jī)械性質(zhì)43
第五節(jié)典型谷物干燥條件分析45
第六節(jié)典型谷物籽粒應(yīng)力分析47
第三章谷物水分及測量原理60
第一節(jié)谷物中的水分60
第二節(jié)谷物中的水分靜態(tài)測量65
第三節(jié)谷物水分的在線測量71
第四章干燥介質(zhì)的特性分析91
第一節(jié)濕空氣狀態(tài)方程及道爾頓定律91
第二節(jié)重要名詞的釋義92
第三節(jié)焓濕圖97
第四節(jié)谷物平衡水分的介質(zhì)狀態(tài)曲線100
第五節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算102
第六節(jié)干燥過程中的平衡關(guān)系與速率關(guān)系107
第五章谷物干燥過程的機(jī)理研究110
第一節(jié)干燥過程的機(jī)理110
第二節(jié)谷物干燥特性曲線111
第三節(jié)影響谷物干燥過程的主要因素113
第四節(jié)薄層干燥理論116
第五節(jié)深層干燥理論118
第六章智能谷物干燥機(jī)的設(shè)計122
第一節(jié)谷物干燥機(jī)的設(shè)計過程122
第二節(jié)正壓式谷物干燥機(jī)設(shè)計133
第三節(jié)負(fù)壓式智能干燥機(jī)的設(shè)計141
第四節(jié)小型移動式干燥機(jī)的設(shè)計151
第五節(jié)循環(huán)式智能干燥機(jī)的設(shè)計160
第六節(jié)圓倉式低溫干燥機(jī)的設(shè)計168
第七節(jié)糧食干燥用的供熱設(shè)備169
第八節(jié)爐灶及換熱器設(shè)計173
第七章谷物干燥過程智能控制178
第一節(jié)谷物干燥控制系統(tǒng)178
第二節(jié)典型糧食干燥機(jī)控制系統(tǒng)185
第八章現(xiàn)代谷物干燥機(jī)的應(yīng)用197
第一節(jié)低溫干燥倉197
第二節(jié)循環(huán)式干燥機(jī)202
第三節(jié)豎箱直流式谷物干燥機(jī)206
第四節(jié)干、濕糧混合干燥機(jī)213
第五節(jié)典型谷物干燥機(jī)的應(yīng)用技術(shù)215
第九章白瓜子干燥技術(shù)與機(jī)型設(shè)計228
第一節(jié)真空微波組合干燥技術(shù)228
第二節(jié)白瓜子真空微波干燥的優(yōu)化試驗(yàn)研究230
第三節(jié)白瓜子微波真空干燥設(shè)備的設(shè)計241
第十章典型農(nóng)產(chǎn)品干燥中心設(shè)計與應(yīng)用248
第一節(jié)谷物干燥中心的設(shè)計248
第二節(jié)典型干燥中心的應(yīng)用255
附錄259
附錄1糧食干燥用燃料資料259
附錄2谷物干燥室內(nèi)實(shí)驗(yàn)260
附錄3國際單位和基礎(chǔ)參數(shù)265
參考文獻(xiàn)274
后記277