谷物科学原理课件-谷物干燥.pptVIP

* * over  谷物干燥 目的：利于长期贮藏。 能耗最高的谷物收后处理环节(人工干燥)。 研究谷物干燥的原理、方法，合理选择干燥机型，有利于节约一次性投资，降低干燥成本。 保证谷物烘后品质。 长期贮藏的要求：收获后的谷物水分降到安全水分。 对谷物进行人工干燥，降低谷物水分是谷物收后的重要处理环节，也是能耗最高的收后处理单元。 学习： 谷物干燥的基本原理和主要特性、干燥方法和干燥机型。 第一节 谷物干燥原理 谷物干燥过程：干燥介质把热量传递给谷物，同时带走谷物水分的过程，是谷物与干燥介质之间传热与传质的过程。 一、谷物中的水分 机械结合水 物理化学结合水 化学结合水 1.谷物中水分存在形式 干基水分(谷物中水分质量占相应干物质质量的百分比) 湿基水分(谷物中水分质量占相应湿谷物质量的百分比) 两者之间的换算关系 谷物水分含量表达形式 Ww：水分质量 Wb：湿谷物质量 Wbd：谷物干物质质量 M：干基水分含量 M：湿基水分含量 2.水分分布的不均匀性 对一批谷物来说 不同谷粒之间的水分会有很大的差异 这与谷物收获时存在粒间水分差异及收后处理有关 华南地区收获时 同一稻穗上:最低水分的稻粒为15.8% 最高水分的稻粒达34.1% 谷粒间水分的不均匀性是导致烘后谷物水分不均匀的主要因素之一 就单一谷粒来说 胚和胚乳之间的水分存在差异 谷粒内外层之间水分存在差异 干燥初期，谷粒内外的水分梯度很大。 随着干燥进行水分梯度减小。 稻粒周围脂类含量高的环行带将阻碍内部水分向外扩散。谷物不同组织结构部位水分含量差异是由其物质组成和细胞结构不同造成的，谷粒内外层之间水分含量差异会对谷物的干燥特性产生影响。 3.水分对谷粒力学特性的影响 随着水分含量的增加，谷物籽粒抗压强度、弹性模量、最大压应力及剪应力都降低。干燥将使谷粒内部产生应力，这与谷粒在干燥过程中裂纹的产生有关。即了解谷粒的力学特性对了解裂纹的产生很重要。 对于温度相同的谷粒或谷粒的不同部位，由于水分含量的不同，可能使其处于不同的相态(玻璃态或橡胶态)。谷物处于橡胶态时的热体积膨胀系数是处于玻璃态时的6倍。谷物处于不同相态时，力学特性将发生明显变化，将决定在后续的处理过程中是否产生裂纹甚至破碎。 4.湿焓图 湿空气的一些状态参数与大气压有关。在一定大气压下，将湿空气的 干球温度(T) 湿含量(d) 焓(I) 相对湿度(RH) 水蒸气分压(Pv) 等状态参数之间的相互关系绘制在一张图上即为湿焓图，又称I－D图。 湿空气的干球温度(T)、湿含量(d)、水蒸气分压(Pv)是湿空气得的三个基本状态参数。I-D图采用135°斜坐标系，以焓为纵坐标，湿含量为横指标 对流干燥中的空气加热为等湿升温过程；干燥过程中干燥介质经历降温增湿过程，由于干燥过程中热风带进去的热量不可避免地有一部分用于谷物升温，还有一部分通过干燥机机壁散失出去，所以，焓值有所降低，实际过程如图中虚线所示；冷却过程中空气经历升温增湿过程。 湿空气状态变化过程示意图 1→2：等湿升温过程 1→3：升温增湿过程 1→4：降温增湿过程(等焓) 1→4’：实际干燥过程 二、谷物的薄层干燥 薄层干燥：干燥介质通过谷物薄层后其温度和相对湿度没有发生变化的干燥过程。 此时，谷物干燥层的厚度很薄，可为单层谷粒也可为多层谷粒。薄层的厚度取决于风速、风温及相对湿度。谷物的薄层干燥特性是研究谷物厚床干燥特性的基础。 对稻谷来说，在空气流速大于2m/s时，只要谷物层厚度小于2.7cm即为薄层干燥。 常用单位时间内的降水量，即干燥速率来表示物料干燥的快慢，表示为微分形式dM/dt。t为干燥时间，根据dM/dt随t变化的情况，物料的干燥可分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。 1.恒速干燥阶段 降水速率不随时间而降低的干燥阶段。物料的干燥速度等于同一条件下自由水分的蒸发速度，物料温度恒定并等于湿空气的湿球湿度(Twb)，空气通过对流传递给物料的热量Q1等于水分蒸发吸收的热量Q2，内部水分扩散到表面的速度等于表面水分的蒸发速度，干燥速率取决于干燥介质温度、相对湿度和介质流速，属于外部控制阶段。 此阶段结束时物料的含水量称为临界水分含量。高水分(湿基水分超过70~75%)的物料在干燥开始时存在一个恒速干燥阶段，但持续时间较短。 令Q1=Q2，并整理方程可得以下恒速干燥阶段的干燥速率公式。 ρd：干物质密度(kg/m3) Vd：干物质体积(m3) A：表面积(m2) hs:表面对流换热系数(kJ/m