中国农业大学：《农业机械与装备》课程教学课件（PPT讲稿）第三篇 农业机械与设备 第十二章 谷物干燥机械

第十二章谷物干燥机械第一节概述第二节谷物王燥方法和王燥机类型第三节谷物干燥理论

第十二章 谷物干燥机械 ◼ 第一节 概述 ◼ 第二节 谷物干燥方法和干燥机类型 ◼ 第三节 谷物干燥理论

第一节概述谷物收获要求>减少收获损失：收获过早，干物质少；过晚，落粒损失大>防止雨季霉烂>谷物干燥后，重量减轻，便于调运，降低运输费用>抢收：提前收获，允许一定量的水分留待收获后干燥；提高谷物收获机械利用率，有利于后期作物早播早收，避免冻害减产>适时收获，恰当干燥，可保持谷物最高营养价值谷物储藏要求>安全储藏：收获水分一安全水分（温湿度综合考虑）

第一节 概述 ◼ 谷物收获要求 ➢减少收获损失：收获过早，干物质少；过晚，落粒损失大 ➢防止雨季霉烂 ➢谷物干燥后，重量减轻，便于调运，降低运输费用 ➢抢收：提前收获，允许一定量的水分留待收获后干燥；提 高谷物收获机械利用率，有利于后期作物早播早收，避免 冻害减产 ➢适时收获，恰当干燥，可保持谷物最高营养价值 ◼ 谷物储藏要求 ➢安全储藏：收获水分→安全水分（温湿度综合考虑）

第一节 概述谷物中的水分>谷物中水分的存在形式·机械结合水：粮粒表面湿润水分、粮粒内毛细管中水分·物理结合水：吸附结合水、渗透结合水·化学结合水：通过化学键结合的水分·液态、汽态形式输送·水分输送能力与温度梯度、湿度梯度、干燥进程有关>谷物的传湿性·表示谷物中水分的传递能力、与谷物籽粒成份、结构、温度等有关·与干燥工艺、时间有关

第一节 概述 ◼ 谷物中的水分 ➢谷物中水分的存在形式 • 机械结合水：粮粒表面湿润水分、粮粒内毛细管中水分 • 物理结合水：吸附结合水、渗透结合水 • 化学结合水：通过化学键结合的水分 • 液态、汽态形式输送 • 水分输送能力与温度梯度、湿度梯度、干燥进程有关 ➢谷物的传湿性 • 表示谷物中水分的传递能力 • 与谷物籽粒成份、结构、温度等有关 • 与干燥工艺、时间有关

第一节 概述谷物中的水分谷物水分分布的不均匀性·同一批谷物不同谷粒之间·单一谷粒不同部位>水分对谷粒物理特性的影响·对谷物力学性质的影响：裂纹和破碎·对谷物其他物理性质的影响：基本物理性质、热学性质M.=WWM,-Wx100%×100%×100%=>谷物的水分含量GG.+WJ.·干基含水率MM.×100%MM.×100%·湿基含水率1+M1-M·平衡含水率：在谷物籽粒排出水分与吸收水分三一定环境条件速度相同时的谷粒水分，与环境条件（温度、相对湿度）有关

第一节 概述 ◼ 谷物中的水分 ➢谷物水分分布的不均匀性 • 同一批谷物不同谷粒之间 • 单一谷粒不同部位 ➢水分对谷粒物理特性的影响 • 对谷物力学性质的影响：裂纹和破碎 • 对谷物其他物理性质的影响：基本物理性质、热学性质 ➢谷物的水分含量 • 干基含水率 • 湿基含水率 • 平衡含水率：在一定环境条件下，谷物籽粒排出水分与吸收水分 速度相同时的谷粒水分，与环境条件（温度、相对湿度）有关 = 100% g g G W M 100% 100% + =  = G W W G W M g w 100% 1  + = g g w M M M 100% 1  − = w w g M M M

第一节 概述谷物的基本物理特性>谷粒的尺寸与形状：粒径、粒径分布、当量直径谷粒的密度、孔隙率、比表面积谷物的热特性>谷物的比热：单位质量物料温度变化1℃所吸收或放出的热量C=C.(1-M.)+4.18MkJ/kg℃>谷粒的对流换热系数反映流体与固体表面间的换热能力，即物体表面与附近空气温差1℃、单位时间单位面积上通过对流方式与附近空气交换的热量单位：W/(m2.℃）Q=hA(tw-t)q=h(tw-t)对流换热系数与流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及空气的流速等密切相关

第一节 概述 ◼ 谷物的基本物理特性 ➢谷粒的尺寸与形状：粒径、粒径分布、当量直径 ➢谷粒的密度、孔隙率、比表面积 ◼ 谷物的热特性 ➢谷物的比热：单位质量物料温度变化1℃ 所吸收或放出的 热量 ➢谷粒的对流换热系数 • 反映流体与固体表面间的换热能力，即物体表面与附近空气温差 1℃、单位时间单位面积上通过对流方式与附近空气交换的热量 • 单位：W/(m2·℃) • 对流换热系数与流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面 与流体之间的温差以及空气的流速等密切相关 C Cg Mw 18Mw = (1− ) + 4. kJ/kg℃ ( ) = −  q h t t w ( ) = −  Q hA t t w

第一节 概述谷物的热特性>谷粒的导热系数·反映谷物传递热量的能力导热系数：在稳定传热条件下，1m厚的物料两侧表面温差为1度在1小时内通过1平方米面积传递的热量，kcal/(m·h·℃），W/(m·K）导热系数与材料的组成、结构、密度、含水率、温度等因素有关，含水率、温度较低时，导热系数较小·单个谷粒的导热系数比谷堆的要大·谷物：0.4~0.83；水：2.386；空气：0.116>谷粒的允许受热温度·>50℃，维生素B、C、E开始破坏，蛋白质热变性·>55℃，酶逐步失去活性·>60℃，淀粉陈化，粘性降低，食用品质差·种用、食用、饲用

第一节 概述 ◼ 谷物的热特性 ➢谷粒的导热系数 • 反映谷物传递热量的能力 • 导热系数：在稳定传热条件下，1m厚的物料两侧表面温差为1度， 在1小时内通过1平方米面积传递的热量，kcal/(m·h· ℃)，W/(m·K) • 导热系数与材料的组成、结构、密度、含水率、温度等因素有关， 含水率、温度较低时，导热系数较小 • 单个谷粒的导热系数比谷堆的要大 • 谷物：0.4~0.83；水：2.386；空气：0.116 ➢谷粒的允许受热温度 • >50 ℃ ，维生素B、C、E开始破坏，蛋白质热变性 • >55℃，酶逐步失去活性 • >60 ℃，淀粉陈化，粘性降低，食用品质差 • 种用、食用、饲用

第一节概述湿空气特性>湿空气：干空气与水蒸汽的混合物，干燥介质，既是载热体，又是载湿体PaVa- WaRaT>理想气体状态方程PV-WRTP= Pa+P,P.V,=WRT>道尔顿定律>湿含量：单位质量干空气所含的水蒸汽质量，g/kg未饱和湿空气的湿含量不随温度而变饱和湿空气的湿含量随温度而变W.R,P,R,PR.PVP=0.622HP-P,W.R,P.V.R,P。R,(P-P,)R, = 29.3R, = 47.1H,=H,-H湿容量（吸湿能力）

第一节 概述 ◼ 湿空气特性 ➢湿空气：干空气与水蒸汽的混合物，干燥介质，既是载热 体，又是载湿体 ➢理想气体状态方程 ➢道尔顿定律 ➢湿含量：单位质量干空气所含的水蒸汽质量，g/kg • 未饱和湿空气的湿含量不随温度而变 • 饱和湿空气的湿含量随温度而变 PV =WRT P = Pa + Pv PaVa =WaRaT PvVv =WvRvT H H H R R P P P R P P R P R P R P R PV R PV W W H r b a v v v v v a v v a a v v a a a v v a v = − = = − = − = = = = 29.3 47.1 0.622 ( ) 湿容量（吸湿能力）

第一节概述WP湿空气特性RT>相对湿度==x100%P·绝对湿度：单位体积湿空气中所含水蒸汽质量Y相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温同压下饱和湿空气绝对湿度之比相对湿度表示湿空气接近饱和状态的程度>湿空气的烩某一温度T下湿空气的烩等于将1kg干空气和其中的水蒸汽从0℃加热到T℃所需的能量h= ha+ Hh,C.=1.005ha=C.TkJ/kg℃=1.968h,=2491.15+C.T

第一节 概述 ◼ 湿空气特性 ➢相对湿度 • 绝对湿度：单位体积湿空气中所含水蒸汽质量 • 相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温同压下饱和湿空气绝对湿度 之比 • 相对湿度表示湿空气接近饱和状态的程度 ➢湿空气的焓 • 某一温度T下湿空气的焓等于将1kg干空气和其中的水蒸汽从0℃加 热到T℃所需的能量 = = 100% = = s v s v v v v v P P R T P V W     h C T h C T h h Hh v v a a a v = + = = + 2491.15 1.968 1.005 = = v a C C kJ/kg℃

第一节概述湿空气特性>湿空气的比容：含有1kg干空气的湿空气体积称为湿空气的比容>干球温度、湿球温度·湿空气相对湿度越小，于、湿球温度差越大湿空气达到饱和时，干、湿球温度相同>露点温度不饱和湿空气在湿含量不变情况下逐渐冷却，直至湿空气中的水蒸汽开始结露时对应的温度R.T-.RTR.T(1+1.608H)P-P.PP

第一节 概述 ◼ 湿空气特性 ➢湿空气的比容 • 含有1kg干空气的湿空气体积称为湿空气的比容 ➢干球温度、湿球温度 • 湿空气相对湿度越小，干、湿球温度差越大 • 湿空气达到饱和时，干、湿球温度相同 ➢露点温度 • 不饱和湿空气在湿含量不变情况下逐渐冷却，直至湿空气中的水 蒸汽开始结露时对应的温度 (1 1.608H) P R T P P R T P R T V a v a a a = + − = =

第一节概述等相对湿度线等干球温度线温度湿空气特性他和度线>湿空气特性图（湿图）等湿含量线等于球温度线、等湿球温度线等相对湿度线·等烩线等比容线保含>湿恰图的应用·确定湿空气的状态参数湿空气的加热、冷却（湿含量不变，露点温度不变）干燥过程：假设为绝热过程，饸值不变，湿含量增加，干球温度降低两种气体混合

第一节 概述 ◼ 湿空气特性 ➢湿空气特性图（湿焓图） • 等湿含量线 • 等干球温度线、等湿球温度线 • 等相对湿度线 • 等焓线 • 等比容线 ➢湿焓图的应用 • 确定湿空气的状态参数 • 湿空气的加热、冷却（湿含量不变，露点温度不变） • 干燥过程：假设为绝热过程，焓值不变，湿含量增加，干球温度 降低 • 两种气体混合