收割機(jī)余熱利用研究

程清偉　張明容　曾凡耀　黃俊斌　范章偉

摘 要 收割機(jī)在正常工作中，燃油的總熱量的有效利用僅有25%-35%，大部分能量以余熱的形式散發(fā)到大氣中。如果把收割機(jī)的儲(chǔ)糧倉(cāng)改裝為小型的烘干裝置，在收割過(guò)程中，通過(guò)回收收割機(jī)產(chǎn)生的余熱，對(duì)糧食進(jìn)行烘干，將能夠大大降低糧食的濕度，進(jìn)而降低霉變的幾率，延長(zhǎng)糧食的存放時(shí)間，也減少了糧食后期烘干所需的成本。

關(guān)鍵詞 收割機(jī)；烘干系統(tǒng)；換熱器；回收裝置

中圖分類號(hào)：S225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）24-0024-01

中國(guó)是全球最大的糧食生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，2012年全國(guó)糧食總產(chǎn)量58957萬(wàn)噸。但收割后因天氣原因而來(lái)不及曬干或未達(dá)到安全儲(chǔ)藏水分導(dǎo)致的霉變、發(fā)芽損失量高達(dá)5%。

目前，市場(chǎng)上的糧食收割機(jī)都是對(duì)糧食進(jìn)行收割、脫粒后直接卸糧，收割后出來(lái)的稻谷還是保持著原來(lái)的濕度。雖然有糧食烘干機(jī)，但是現(xiàn)有的糧食烘干機(jī)烘干時(shí)間長(zhǎng)、體積大、能耗高、規(guī)模大，只適用于大量的糧食烘干處理。收割機(jī)在正常工作中，燃油的總熱量的有效利用僅有25%-35%，大部分能量以余熱的形式散發(fā)到大氣中。如果把收割機(jī)的儲(chǔ)糧倉(cāng)改裝為小型的烘干裝置，在收割過(guò)程中，通過(guò)回收收割機(jī)產(chǎn)生的余熱，對(duì)糧食進(jìn)行烘干，將能夠大大降低糧食的濕度，進(jìn)而降低霉變的幾率，延長(zhǎng)糧食的存放時(shí)間，也減少了糧食后期烘干所需的成本?；诖?，本系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)聯(lián)合回收收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣和冷卻水余熱的裝置，以及對(duì)儲(chǔ)糧倉(cāng)進(jìn)行改造，讓回收的余熱對(duì)剛收割的谷物進(jìn)行烘干，降低剛收割谷物的含水量，延長(zhǎng)谷物的儲(chǔ)藏時(shí)間和減少霉變的機(jī)率，提高糧食的生產(chǎn)量，以此達(dá)到節(jié)能的效果。

1 收割機(jī)余熱回收烘干系統(tǒng)基本構(gòu)成

收割機(jī)余熱回收烘干系統(tǒng)主要由尾氣余熱回收系統(tǒng)、冷卻水余熱回收系統(tǒng)、余熱烘干系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四部分組成。

工作原理：收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，當(dāng)冷卻水溫度達(dá)到95攝氏度后，冷卻水流入冷卻水余熱回收裝置，鼓風(fēng)機(jī)入風(fēng)口吸收裝置散發(fā)出來(lái)的熱量。鼓風(fēng)機(jī)把帶熱量的風(fēng)輸送到尾氣余熱回收裝置里，與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)行熱交換。最后交換后的熱風(fēng)順著管道來(lái)到蛇形烘干糧倉(cāng)。谷物緩緩地沿著蛇形板落下，熱風(fēng)不斷對(duì)其谷物烘干，降低谷物表面水分。

2 尾氣余熱換熱器的設(shè)計(jì)

1）計(jì)算傳熱量Q。

根據(jù)已知條件，尾氣入口溫度：500℃，空氣入口溫度：42.49℃。

尾氣及空氣出口溫度假設(shè)為：尾氣出口溫度：100℃，空氣出口溫度：70℃。

3）確定迎風(fēng)面積Aex及其迎風(fēng)面的管排數(shù)為B（假設(shè)熱管尾氣側(cè)、空氣側(cè)迎風(fēng)面積相等，熱管幾何尺寸及翅片參數(shù)也相等，并取迎面風(fēng)速3m/s）。

設(shè)尾氣側(cè)迎風(fēng)面積、空氣側(cè)迎風(fēng)面積，則有：

收割機(jī)余熱烘干系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，節(jié)能部分是收割機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱和循環(huán)冷卻水余熱經(jīng)過(guò)換熱方式回收利用，也就是說(shuō)回收的熱風(fēng)充分利用在烘干谷物。回收的熱風(fēng)能量越多那么我們節(jié)能越多。如果在將來(lái)，收割機(jī)的余熱回收效率提高，烘干谷物的效率也相應(yīng)的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2012年度數(shù)據(jù)，2012.11.30.

[2]張玉寶.基于COMSOL Multiphysics的MEMS建模及應(yīng)用[J].冶金工業(yè)，2007.

[3]中仿科技公司.COMSOL Multiphysics有限元法多物理建模[M].人民交通出版社，2007.

[4]Braack M，Burman E.Local projection stabilization for the ossen problem and its interpretation as a variational multiscale method[J].SIAM J Numer Anal ，2006，43（6）：2544-2566.

[5]陸志良.空氣動(dòng)力學(xué)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

[6]馮青，李世武，張麗編著.工程熱力學(xué)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[7]陶文銓，何雅玲.對(duì)流換熱及其強(qiáng)化的理論與實(shí)驗(yàn)研究最新進(jìn)展[M].高等教育出版社，2005.

[8]錢頌文，等譯.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)石化出版社，2004.endprint