摘要：我國的各種型式糧食干燥烘干機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)較多，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件幾乎相同，但烘干機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)使用和檢測時(shí)，試驗(yàn)條件不可能統(tǒng)一在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的狀態(tài)下，因?yàn)闆]有標(biāo)準(zhǔn)折算規(guī)則，所以同一臺干燥烘干機(jī)在南方和北方或同一時(shí)間不同地區(qū)，就會出現(xiàn)合格或不合格的不同結(jié)果，無法進(jìn)行科學(xué)的對比和評價(jià)，《谷物干燥烘干機(jī)單位耗熱量與處理量折算規(guī)則>標(biāo)準(zhǔn)的研究和制訂，能夠正確的、科學(xué)的和合理的用同一尺度，把測試結(jié)果折算到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行比對，能對糧食干燥烘干機(jī)的主要性能指標(biāo)進(jìn)行正確評價(jià)，為干燥烘干機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和驗(yàn)收提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：谷物干燥烘干機(jī)單位耗熱量處理量折算規(guī)則
1、研究的意義和水平
目前我國各種型式糧食干燥烘干機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)已基本健全，GB 8876-1988《糧食烘干機(jī)技術(shù)條件》，GB/T 16714-1996《連續(xù)式糧食干燥烘干機(jī)》和NY/T 463-2001《糧食干燥烘干機(jī)質(zhì)量評價(jià)規(guī)范》三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的谷物干燥烘干機(jī)單位耗熱量和處理量（生產(chǎn)率）的折算標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件基本相同，即：環(huán)境溫度20℃，相對濕度70%，大氣壓力101325Pa，入機(jī)糧溫20℃。實(shí)際上糧食干燥烘干機(jī)的生產(chǎn)作業(yè)和性能測試時(shí)的條件不可能統(tǒng)一在上面規(guī)定的狀態(tài)下，這就不能對同一臺干燥烘干機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的對比和評價(jià)。我國南、北方環(huán)境溫度和濕度的差異顯著，同一臺干燥烘干機(jī)在南方和北方或夏季和冬季同時(shí)使用或測試時(shí)就有不|一結(jié)果，既在夏季檢測就合格，在冬季檢測就可能不合格；或在南方溫度高時(shí)檢測合格，在北方溫度低時(shí)檢測就可能不合格。為了解決這一難題，正確區(qū)分糧食干燥烘干機(jī)的優(yōu)與劣，用同一尺度科學(xué)的評價(jià)干燥烘干機(jī)的主要性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對測試結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比對，研究制定了《谷物干燥烘干機(jī)單位耗熱量與處理量折算規(guī)則》（以后簡稱《折算規(guī)則》）標(biāo)準(zhǔn)，富通新能源銷售木屑顆粒機(jī)、木屑?xì)饬魇胶娓蓹C(jī)等生物質(zhì)成型、干燥機(jī)械設(shè)備。
單位耗熱量和處理量等指標(biāo)對測試和評價(jià)糧食干燥烘干機(jī)具有重要作用，國內(nèi)外專家都很重視這項(xiàng)研究，通過對IS011520-1和IS011520-2等標(biāo)準(zhǔn)的研究，確定了符合中國國情的《折算規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)。
2、主要研究內(nèi)容
2.1主要環(huán)境條件的確定
參照IS011520-1和IS011520-2國際標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)谷物干燥烘干機(jī)在不同作業(yè)條件下溫、濕度差別較大的特點(diǎn)，在黑龍江地方標(biāo)準(zhǔn)DB/23A40001-1989的基礎(chǔ)上，重新制定了新的技術(shù)方案，擴(kuò)展了環(huán)境溫度和谷物含水率檢測范圍，以適應(yīng)更廣泛的折算。
主要技術(shù)參數(shù)是制定大氣條件，即根據(jù)南北方收獲季節(jié)的不同．分別按小麥，玉米和水稻三大作物的主要收獲和干燥時(shí)間，盡可能選擇接近實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境條件的溫度、相對濕度和大氣壓力。如玉米主要種植在北方，收獲在晚秋，烘干在晚秋和冬季。綜合分析確定的環(huán)境條件見表1。
2.2標(biāo)準(zhǔn)條件的確定
按照IS011520-2的慣例，在制定折算系數(shù)時(shí)，根據(jù)三大作物的收獲和干燥時(shí)的南北方不同氣候特性及順流和橫流兩種干燥烘干機(jī)的不同干燥參數(shù)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，確定了符合中國特色的標(biāo)準(zhǔn)條件。見表2：
2.3干燥烘干機(jī)主要參數(shù)的確定
確定熱風(fēng)溫度時(shí)，分別規(guī)定了順流和橫流干燥烘干機(jī)的干燥溫度范圍；環(huán)境溫度是考慮到我國南北方谷物收獲和烘干時(shí)不同的溫度范圍而制定的；熱風(fēng)表觀風(fēng)速是以每秒每單位立方米谷物所通過的體積風(fēng)量為基礎(chǔ)，現(xiàn)有干燥烘干機(jī)的熱風(fēng)風(fēng)量對不同糧食作物、不同的干燥工藝變化不同，且順流和橫流干燥烘干機(jī)之間也有不同。通過測量干燥烘干機(jī)的熱風(fēng)風(fēng)量和干燥段裝糧的體積，即可計(jì)算出每臺干燥烘干機(jī)的實(shí)際熱風(fēng)風(fēng)量；進(jìn)、出機(jī)糧食含水率（濕基）是以能一次烘干谷物的最大進(jìn)機(jī)含水率和最小出機(jī)含水率為基準(zhǔn)。綜合考慮后主要參數(shù)確定結(jié)果見表3。
3、主要解決的技術(shù)難點(diǎn)
3.1技術(shù)路線的確定
通過對烘干機(jī)內(nèi)部濕熱平衡、烘干機(jī)外部濕熱平衡和干燥烘干機(jī)偏微分模型計(jì)算機(jī)模擬理論三種方案的研究，對運(yùn)行結(jié)果的對比和分析發(fā)現(xiàn)，三種方案中的前兩種各有不完善和缺陷的地方，最終選擇了干燥烘干機(jī)偏微分模型計(jì)算機(jī)模擬理論技術(shù)路線。與目前普遍使用干燥烘干機(jī)的實(shí)際出發(fā)，分別選取了順流和橫流干燥工藝模型。
3.2選取數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序
首先建立了順流和橫流干燥工藝模型和糧食干燥數(shù)學(xué)模型，在多個(gè)方程和模型的基礎(chǔ)上，選取了偏微分順流和橫流干燥工藝模型。在對糧食干燥烘干機(jī)作業(yè)過程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬的基礎(chǔ)上，對隨機(jī)條件下的和標(biāo)準(zhǔn)條件下的單位耗熱量與處理量進(jìn)行比對折算，得出符合生產(chǎn)實(shí)際的和有一定規(guī)律的折算系數(shù)值的統(tǒng)一方案。數(shù)學(xué)模型選定后，進(jìn)行算法分析，制定程序流程圖，選取各種適用的參數(shù)方程，最后進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)和計(jì)算，得到在各個(gè)參數(shù)值變化范圍內(nèi)的計(jì)算結(jié)果。
3.3主要技術(shù)理論的算法過程
實(shí)際生產(chǎn)所使用的糧食干燥烘干機(jī)都屬于深床干燥，由于在干燥過程中熱空氣和糧食的狀態(tài)（熱空氣的溫度、濕度，糧食的溫度、含水率）不斷地隨時(shí)間和位置的不同而變化。在分析計(jì)算時(shí)必須把糧食分成若干薄層，利用糧食薄層干燥方程計(jì)算熱空氣和糧食的狀態(tài)變化。這樣，經(jīng)過一層層的計(jì)算，得到最終的結(jié)果。（小麥、玉米、水稻）
順流干燥烘干機(jī)中熱空氣與糧食的流動方向相同，橫流干燥烘干機(jī)中熱空氣與糧食的流動方向垂直，利用偏微分模型，分別分析計(jì)算步驟如下：
1．順流干燥烘干機(jī)沿糧食流動的縱軸向，橫流干燥烘干機(jī)沿糧食流動的徑向，把糧食離散為若干薄層，薄層厚度為dx。
2．使一定量的、具備一定溫、濕度的熱空氣作用于第～薄層，作用時(shí)間為△x。
3．作用的結(jié)果是熱空氣的溫、濕度和糧食的溫度、含水率都會發(fā)生變化。變化過程可由偏微分順流工藝模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。
4．將已發(fā)生變化的熱空氣的溫、濕度和糧食的溫度、含水率作為第二個(gè)薄層的初始條件，參與數(shù)學(xué)計(jì)算。
5．依此類推，順流直至干燥烘干機(jī)最后一個(gè)薄層，橫流直至干燥烘干機(jī)最外面的最后一個(gè)薄層。
6．經(jīng)過換向后，橫流干燥烘干機(jī)最里面的薄層轉(zhuǎn)換到最外面，最外面的薄層轉(zhuǎn)換到最里面。其他薄層依此順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，開始2-5的步驟。
7．調(diào)整△x，使順流干燥烘干機(jī)最后一個(gè)薄層糧食達(dá)到要求的含水率；使橫流干燥烘干機(jī)各個(gè)薄層糧食的平均含水率達(dá)到要求的含水率。
將隨機(jī)條件下的所消耗的熱空氣的熱焓量和體積風(fēng)量與標(biāo)準(zhǔn)條件下的相比，即可得出耗熱量和處理量的折算系數(shù)值。
4、主要研究內(nèi)容
4.1 折算標(biāo)準(zhǔn)條件
不同環(huán)境條件下，水分蒸發(fā)量快慢不同，則糧食干燥烘干機(jī)的耗煤量、單位耗熱量、處理量（生產(chǎn)率）和降水幅都不同。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了干燥三種作物時(shí)，可實(shí)現(xiàn)把不同環(huán)境狀態(tài)的測試溫度、相對濕度、大氣壓、進(jìn)出機(jī)糧食含水率和熱風(fēng)表觀風(fēng)速等5個(gè)參數(shù)，折算到表2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件，折算后的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，與生產(chǎn)實(shí)際更加吻合。
4.2單位耗熱量
單位耗熱量是指蒸發(fā)每公斤水所消耗的熱量。考慮到相同糧食干燥烘干機(jī)在不同季節(jié)、不同溫度、不同地區(qū)和不同類型的糧食干燥時(shí)特性具有差異，且干燥烘干機(jī)進(jìn)行測試時(shí)一般不具備標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境條件和物料初始規(guī)定的含水率，這就需要對測試結(jié)果在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺上進(jìn)行換算。計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)條件下的干燥烘干機(jī)單位耗熱量分別為小麥：3808.6 U/kg，水稻：4295.7 kj/kg，玉米：5077.7kj/kg。
4.3處理量
處理量是指進(jìn)入干燥烘干機(jī)濕糧（入機(jī)糧）的質(zhì)量。因?yàn)檫M(jìn)入干燥烘干機(jī)的糧食含水率不同及環(huán)境條件的不同，處理量的大小就不同。該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了對入機(jī)糧含水率不同及環(huán)境條件不同的干燥烘干機(jī)的處理量按標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件進(jìn)行折算。該標(biāo)準(zhǔn)條件下的干燥烘干機(jī)處理量為額定處理量，折算生產(chǎn)率即把測試的生產(chǎn)率值折算到處理量值。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是把隨機(jī)測試的生產(chǎn)率計(jì)算到處理量后再按標(biāo)準(zhǔn)條件折算處理量。
5、試驗(yàn)驗(yàn)證
為保證在相同工藝條件下進(jìn)行比對，本標(biāo)準(zhǔn)的橫流工藝部分與同為橫流工藝基礎(chǔ)上做出的IS011520-2國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對。順流工藝部分同農(nóng)業(yè)部干燥烘干機(jī)械設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心近5年所檢測的順流糧食干燥烘干機(jī)的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。
5.1橫流工藝
IS011520-2列出了在不同的環(huán)境條件和熱風(fēng)條件下，小麥的水份蒸發(fā)率的值，利用其在本標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下的水份蒸發(fā)率的值：18.06 g/kg (3967.5U/kg．H20)，可將其所列的水份蒸發(fā)率的值換算為同標(biāo)準(zhǔn)條件下相比較的比例系數(shù)的值。在相同的條件下，查得《折算規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)所列折算系數(shù)表值。與IS011520-2的比例系數(shù)值進(jìn)行比對，結(jié)果如表4所示。
比對的結(jié)果表明：本標(biāo)準(zhǔn)中的折算系數(shù)值與IS011520-2的擬合程度很好。證明了該標(biāo)準(zhǔn)是符合國際標(biāo)準(zhǔn)要求的。
5.2順流工藝
比對的方法是利用該標(biāo)準(zhǔn)中的折算系數(shù)值，將同一型式糧食干燥烘干機(jī)、不同試驗(yàn)條件下的單位耗熱量值折算到標(biāo)準(zhǔn)條件下的單位耗熱量值。然后考察折算后的單位耗熱量值的一致性，從而驗(yàn)證折算系數(shù)值的正確性。
從60份糧食干燥烘干機(jī)檢測試驗(yàn)報(bào)告中，隨機(jī)地選取了7份報(bào)告。依據(jù)試驗(yàn)條件，在該標(biāo)準(zhǔn)中查找折算系數(shù)值。利用查得的折算系數(shù)值，將隨機(jī)條件下的單位耗熱量值折算為標(biāo)準(zhǔn)條件下的單位耗熱量值。對折算后的單位耗熱量值進(jìn)行比對，比對的結(jié)果如表5所示。
比對的結(jié)果表明：折算后的單位耗熱量值的一致性很好，證明了該標(biāo)準(zhǔn)是符合生產(chǎn)實(shí)際要求的。
因單位耗熱量和處理量折算系數(shù)值都是由所消耗的熱風(fēng)風(fēng)量推導(dǎo)出來的，具有相關(guān)性。驗(yàn)證單位耗熱量的同時(shí)，也驗(yàn)證了處理量折算系數(shù)值。
6、研究結(jié)果
IS011520-2國際標(biāo)準(zhǔn)是在橫流干燥烘干機(jī)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上制訂的，該標(biāo)準(zhǔn)是分別在順流和橫流干燥烘干機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分別研究制訂的。根據(jù)數(shù)學(xué)模型和程序計(jì)算結(jié)果，結(jié)合IS011520-2總體結(jié)構(gòu)，干燥小麥、水稻和玉米時(shí)，在已知環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)表觀風(fēng)速和進(jìn)出機(jī)糧食含水率5個(gè)參數(shù)的情況下，可在表格上用插值法直接查找出不同狀態(tài)下的干燥烘干機(jī)單位耗熱量與處理量值。該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)直觀、便于查找、計(jì)算方法簡便、與國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，達(dá)到了與IS011520-2國際標(biāo)準(zhǔn)同等水平。
該標(biāo)準(zhǔn)的制定，對提高干燥烘干機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，對國內(nèi)外同類干燥烘干機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)、鑒定、對比和評價(jià)，為糧食干燥烘干機(jī)生產(chǎn)企業(yè)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，有利于指導(dǎo)各級糧食主管部門和生產(chǎn)企業(yè)正確和合理的選擇、配套烘干機(jī)械和制定干燥生產(chǎn)工藝，降低能耗，節(jié)省能源；有利于推動我國糧食干燥事業(yè)的快速進(jìn)步和發(fā)展，為農(nóng)業(yè)、糧食和種子等行業(yè)都可帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
