干燥參數(shù)對(duì)稻谷熱風(fēng)干燥速率及能耗的影響

摘要：針對(duì)稻谷熱風(fēng)干燥過程中能量消耗高、干燥效率低的問題，以‘稻花香’稻谷為研究對(duì)象，測(cè)定各初始含水率下的稻谷在不同干燥參數(shù)下的干燥能耗和干燥效率，確定不同參數(shù)水平下的最優(yōu)方案。多因素正交試驗(yàn)研究表明，對(duì)稻谷干燥速率的影響從強(qiáng)到弱為熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速、初始含水率。對(duì)單位干燥能耗的影響從強(qiáng)到弱為：熱風(fēng)溫度、初始含水率、熱風(fēng)風(fēng)速。最優(yōu)的干燥參數(shù)為熱風(fēng)溫度50 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速0.7 m·s-1、初始含水率19%、干燥速率為5.28%·h-1、干燥能耗為5 565.03 kJ·kg-1。因此，優(yōu)化干燥流程和干燥參數(shù)，既能提升干燥速率又可減少干燥能耗。

關(guān)鍵詞：稻谷；熱風(fēng)干燥；干燥速率；能耗

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0662

中圖分類號(hào)：S226.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10080864（2025）03009509

稻谷干燥是水稻產(chǎn)后處理的重要環(huán)節(jié)，干燥技術(shù)的完善和提高是稻谷品質(zhì)和安全的重要保障[1]。隨著社會(huì)發(fā)展進(jìn)步，能源發(fā)展也進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段[2]，呈現(xiàn)清潔化、高效化、全球化趨勢(shì)。國(guó)家部署“十四五”節(jié)能減排重點(diǎn)工程，其中，農(nóng)業(yè)農(nóng)村節(jié)能減排工程大力推廣應(yīng)用節(jié)能環(huán)保農(nóng)機(jī)[3]。干燥是高污染、高能耗的單元操作，占發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)能源使用量的25%[4]，干燥能耗占谷物生產(chǎn)和加工能耗的64%[5]，我國(guó)干燥能耗占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的12%左右[6]。隨著糧食干燥機(jī)械化進(jìn)程的加快，干燥能耗隨之增加[7]。

隨著稻谷產(chǎn)量逐年增加和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，稻谷干燥行業(yè)迫切需要解決節(jié)能減排、降低能耗的問題，國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)稻谷節(jié)能干燥工藝進(jìn)行了優(yōu)化。尾氣回收循環(huán)利用工藝[89]收集干燥后的廢氣，經(jīng)處理后循環(huán)用于熱風(fēng)加熱，以降低熱風(fēng)加熱產(chǎn)生的能源消耗；變溫干燥工藝[10]將整個(gè)干燥機(jī)分為不同干燥段，針對(duì)稻谷在不同干燥段的含水量不同，采用不同的溫度干燥，以降低干燥能耗；間歇加熱干燥工藝[11]將稻谷干燥一段時(shí)間后采用不通風(fēng)加熱的靜置處理，使稻谷內(nèi)部水分?jǐn)U散至內(nèi)外平衡狀態(tài)，以提高干燥效率。胡萬(wàn)里等[12]和郜坤[13]提出分段干燥工藝，既降低能耗又提高干燥效率；王桂英[14]分析了冷凝增效模式的節(jié)能機(jī)理，提出了冷凝增效干燥節(jié)能新模式；李秀琴[15]將糧食干燥機(jī)尾氣回收再利用，獲得了良好的節(jié)能效果；趙錫和等[16]研究了秋季稻谷熱泵變風(fēng)速干燥工藝，得出風(fēng)速的提高對(duì)干燥速率的影響不顯著。車剛等[17]提出基于殼形管路混配氣流的變溫調(diào)節(jié)方法來(lái)減少電能消耗。Ratthaspak等[18]研究了?理論在多孔介質(zhì)干燥過程中的應(yīng)用及節(jié)能效果。

雖然對(duì)干燥裝備和工藝的優(yōu)化已有一定成果，但隨著干燥量的增加，研究試驗(yàn)參數(shù)對(duì)干燥速率和能耗的影響更為重要。因此，本試驗(yàn)采用多因素正交試驗(yàn)方法探究稻谷最優(yōu)節(jié)能干燥參數(shù)組合，探究稻谷在不同初始含水率、熱風(fēng)風(fēng)速、熱風(fēng)溫度下的干燥特性，通過分析不同參數(shù)下的干燥速率與單位干燥能耗，得到最優(yōu)的節(jié)能干燥工藝方案，以降低稻谷干燥所占能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低能耗。