內容簡介
本書結合國內外農產品干燥技術發(fā)展概況、谷物干燥機的種類和特點、干燥特性,系統(tǒng)地分析谷物干燥機原理、干燥過程的機理及影響因素。重點探討寒區(qū)玉米、水稻、白瓜子等典型農產品的干燥特性和規(guī)律,以典型順流和混流干燥機為例,結合現有5H系列谷物干燥機械的實際應用,給出谷物干燥機及供熱設備的設計過程,著重研究分析谷物干燥過程檢測與智能控制部分,應用多傳感器實時采集在線工作參數,配合自適應調控系統(tǒng),實現大宗糧食的智能保質干燥生產。同時對白瓜子等高附加值農產品的干燥特性及裝備機型進行研究,最后整體闡述谷物干燥中心的設計與應情況。
適讀人群:本書既可作為農產品加工工程、糧食工程、農業(yè)機械化及其自動化、機械設計與制造等專業(yè)的學生教學輔導書,也可供現代化農場、糧食加工企業(yè)相關人員參考。
農產品干燥環(huán)節(jié)不僅關系到豐產豐收問題。而且是降低一次能源的消耗和提高糧食干燥品質和產能的關鍵。本書結合國內外農產品干燥技術發(fā)展概況、谷物干燥機的種類和特點、干燥特性,系統(tǒng)地分析谷物干燥機原理、干燥過程的機理及影響因素。重點探討寒區(qū)玉米、水稻、白瓜子等典型農產品的干燥特性和規(guī)律,以典型順流和混流干燥機和循環(huán)干燥機為例,結合現有5H系列谷物干燥機械的實際應用,給出谷物干燥機及供熱設備的設計過程,著重研究分析谷物干燥過程檢測與智能控制部分,應用多傳感器實時采集在線工作參數,配合自適應調控系統(tǒng),實現大宗糧食的智能保質干燥生產。同時對白瓜子等高附加值農產品的干燥特性及裝備機型進行研究,整體闡述谷物干燥中心的設計與應情況。
近年來,國內外干燥機通過計算機、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),實現水稻和玉米等干燥生產過程的實時數據采集、中央控制、在線測試、數據庫管理是發(fā)展的主流。能夠在干燥工作流程中實現智能化監(jiān)控,在全程干燥中實現自動化和智能化操作,是到2020年的發(fā)展規(guī)劃。智能干燥技術的應用前景非常廣闊。
農產品生產問題是關乎國家糧食安全和國計民生的大問題。隨著我國農業(yè)供給側結構性改革與調整的深入實施,國家大力推動土地流轉,到2016年全國土地流轉面積4.5億畝。土地流轉率達到30%以上。加速了農業(yè)領域的規(guī);N植,隨著大宗農產品總產量的提高,勢必導致典型農產品收儲的難題,尤其是高水分玉米和水稻的烘儲質量與糧食品質、烘干能力與能耗的矛盾問題日漸突出。據有關部門統(tǒng)計,國內每年糧食產量約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,糧食烘干機技術參差不齊,法與歐美國家相比。如何提高我國烘干機械工業(yè)的水平已成為保證我國大農業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵,農產品收獲時間緊、任務重,如果干燥處理不當,將嚴重影響農產品的品質。本書涉及工程熱物理、植物生理學、機械設計、傳熱傳質學、圖形學、自動控制理論等多個領域,結合國家科技部的“十三五”發(fā)展規(guī)劃以及國家工信部頒布的農機裝備發(fā)展行動方案(2016—2025)的重點內容,提出研發(fā)糧食智能干燥機械,重點突破在線水分測量、真空低溫干燥、熱風真空雙效干燥、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)、成型生物質燃料熱風爐熱效率提升等關鍵技術,優(yōu)化谷物烘干過程模型、特色農副產品烘干工藝模型,開發(fā)高效能、多燃料烘干組合、智能型烘干機,提高糧食、特色農副產品烘干的生產率和質量。尤其黑龍江省是地處高寒地區(qū)的農業(yè)大省,也是國家重點商品糧生產基地。系統(tǒng)提升典型農產品(玉米、水稻)的高效、節(jié)能、保質干燥工藝和自動控制技術,顯得尤為重要。
《典型農產品干燥技術與智能化裝備》是貫徹落實科學發(fā)展觀、構建社會主義和諧社會,實現智能農業(yè)機械化和保障糧食安全不可或缺的應用性學術著作,農產品干燥環(huán)節(jié)不僅關系到豐產豐收問題,而且是降低一次能源的消耗和提高糧食干燥品質和產能的關鍵。本書結合國內外農產品干燥技術發(fā)展概況、谷物干燥機的種類和特點、干燥特性,系統(tǒng)地分析了谷物干燥機原理、干燥過程的機理及影響因素。重點探討了寒區(qū)玉米、水稻、白瓜子等典型農產品的干燥特性和規(guī)律,以典型順流和混流干燥機和循環(huán)干燥機為例,結合現有5H系列谷物干燥機械的實際應用,給出了谷物干燥機及供熱設備的設計過程,著重研究分析了谷物干燥過程檢測與智能控制部分,應用多傳感器實時采集在線工作參數,配合自適應調控系統(tǒng),實現大宗糧食的智能保質干燥生產。同時對白瓜子等高附加值農產品的干燥特性及裝備機型進行了研究,最后整體闡述了谷物干燥中心的設計與應用情況。
近年來,國內外干燥機通過計算機、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),實現水稻和玉米等干燥生產過程的實時數據采集、中央控制、在線測試、數據庫管理是發(fā)展的主流。能夠在干燥工作流程中實現智能化監(jiān)控,在全程干燥中實現自動化和智能化操作,是到2020年的發(fā)展規(guī)劃。智能干燥技術的應用前景非常廣闊。
為了推進典型農產品先進干燥技術的發(fā)展,筆者結合近年來所做的博士階段的研究和相關科研項目,撰著此書。該項目研究與國內同行有著廣泛的學術聯系,解析和把握干燥領域的理論發(fā)展前沿,并且有干燥環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性構想,在其前沿領域趕超國際先進水平。采用理論分析與試驗研究相結合的方法,系統(tǒng)地研究了糧食干燥的強化傳熱和傳質機理。用生產和試驗結果結合理論分析進行對比驗證。建立了嚴密的干燥評價體系和規(guī)律,對相關學科的理論研究具有較高的指導性和參考價值。
本書適用于農產品加工工程、糧食工程、農業(yè)機械化及其自動化、機械設計與制造等專業(yè)的學生,現代化農場、糧食加工企業(yè)相關人員。
本書得到了黑龍江省應用技術研究與開發(fā)項目(GA15B402)、黑龍江省農墾總局重點攻關項目(HNK125B-05-08)和黑龍江省普通高等學校新世紀優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃項目(1155-NCET-012)的技術支持和資助。
本書由黑龍江八一農墾大學工程學院車剛教授與黑龍江省農副產品加工機械化研究所吳春升高級工程師合著。車剛教授獨立完成第三、六~十章的內容,吳春升高級工程師完成第一、二、四、五章的內容。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
作者簡介
車剛,黑龍江八一農墾大學,主任,教授,車剛,男,漢族,1972年12月出生,博士,教授,博士生導師。現任黑龍江八一農墾大學工程學院實驗室主任、中國化工學會化學工程委員會干燥專業(yè)組委員、中國農業(yè)工程學會高級會員、《黑龍江八一農墾大學學報》編委。長期從事典型農產品產后加工技術、糧食干燥技術領域的相關研究和理論教學。先后獲得省部級科技獎勵5項,申請干燥類發(fā)明專利7項。出版學術專著1部,教材3部,在國內外學術刊物上發(fā)表論文70余篇。
第一章概論1
第一節(jié)農產品干燥的目的和意義1
第二節(jié)國內外農產品干燥技術現狀分析3
第三節(jié)典型農產品干燥設備11
第四節(jié)干燥機械新技術的應用研究30
第二章典型農產品的特性分析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)谷物的物理機械性質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系與速率關系107
第五章谷物干燥過程的機理研究110
第一節(jié)干燥過程的機理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的設計122
第一節(jié)谷物干燥機的設計過程122
第二節(jié)正壓式谷物干燥機設計133
第三節(jié)負壓式智能干燥機的設計141
第四節(jié)小型移動式干燥機的設計151
第五節(jié)循環(huán)式智能干燥機的設計160
第六節(jié)圓倉式低溫干燥機的設計168
第七節(jié)糧食干燥用的供熱設備169
第八節(jié)爐灶及換熱器設計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)典型糧食干燥機控制系統(tǒng)185
第八章現代谷物干燥機的應用197
第一節(jié)低溫干燥倉197
第二節(jié)循環(huán)式干燥機202
第三節(jié)豎箱直流式谷物干燥機206
第四節(jié)干、濕糧混合干燥機213
第五節(jié)典型谷物干燥機的應用技術215
第九章白瓜子干燥技術與機型設計228
第一節(jié)真空微波組合干燥技術228
第二節(jié)白瓜子真空微波干燥的優(yōu)化試驗研究230
第三節(jié)白瓜子微波真空干燥設備的設計241
第十章典型農產品干燥中心設計與應用248
第一節(jié)谷物干燥中心的設計248
第二節(jié)典型干燥中心的應用255
附錄259
附錄1糧食干燥用燃料資料259
附錄2谷物干燥室內實驗260
附錄3國際單位和基礎參數265
參考文獻274
后記277