混流干燥機(jī)研究現(xiàn)狀與展望*

徐效偉，趙裕祥，曹玉發(fā)，顏建春，魏海，謝煥雄

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京市，210014；2.宿遷市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，江蘇宿遷，223800)

0 引言

隨著我國(guó)作物種植規(guī)模的擴(kuò)大及機(jī)械化收獲方式的普及，作物收獲呈現(xiàn)出時(shí)間短、產(chǎn)量大的特點(diǎn)，但是由于種植制度限制，我國(guó)大部分糧食收獲后含水率較高，不能直接儲(chǔ)藏。我國(guó)傳統(tǒng)糧食干燥方式為人工自然晾曬，當(dāng)下農(nóng)村人口集中居住，晾曬場(chǎng)地減少，這種干燥方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，糧食干燥機(jī)在糧食產(chǎn)后加工中應(yīng)用廣泛[1]，混流干燥機(jī)在糧食干燥方面應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)?；炝鞲稍餀C(jī)又稱塔式烘干機(jī)[2]，具有能耗較低、處理量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于谷物、玉米和大豆等作物的干燥[3]。為保證物料干燥品質(zhì)、提高干燥效率和降低干燥能耗，還需要進(jìn)一步優(yōu)化混流干燥設(shè)備[4]。因此混流干燥機(jī)的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)物料干燥具有重要意義。

本文通過(guò)介紹混流干燥機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析現(xiàn)有混流干燥機(jī)存在的不足，并提出相應(yīng)發(fā)展展望。

1 混流干燥機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)

1.1 混流干燥機(jī)結(jié)構(gòu)及組成

如圖1所示，大部分混流干燥機(jī)主要由提升機(jī)、熱風(fēng)系統(tǒng)、烘干塔和排料裝置組成。

圖1 混流干燥機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of mixed flow dryer1.熱風(fēng)系統(tǒng) 2.風(fēng)機(jī) 3.風(fēng)道 4.提升機(jī) 5.烘干塔 6.排料機(jī)構(gòu) 7.循環(huán)絞龍

烘干塔主體采用積木式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)干燥倉(cāng)進(jìn)行安裝，同時(shí)這種積木式結(jié)構(gòu)還有利于機(jī)具維修和零部件更換。烘干塔主體結(jié)構(gòu)主要包括儲(chǔ)料段、干燥段、緩蘇段、干燥段、冷卻段、排料段、進(jìn)排氣角狀管及廢氣風(fēng)道[3]。

1.2 混流干燥機(jī)工作原理

干燥機(jī)進(jìn)料作業(yè)時(shí)，關(guān)閉干燥機(jī)底部排料裝置，由提升機(jī)將待干燥物料輸送至干燥倉(cāng)內(nèi)，物料在重力作用下沿著交替排布的角狀管之間的空隙緩慢向下流動(dòng)，待物料裝滿干燥倉(cāng)后，開(kāi)啟熱源，干燥作業(yè)開(kāi)始；熱風(fēng)由進(jìn)氣管進(jìn)入待干燥物料層，穿過(guò)物料層后經(jīng)排氣管排出機(jī)外；同時(shí)底部排料裝置工作，物料排出后再次由提升機(jī)輸送至干燥倉(cāng)內(nèi)，重復(fù)上述作業(yè)流程，直至物料的含水率達(dá)到儲(chǔ)藏要求。物料依次經(jīng)過(guò)干燥—緩蘇—干燥—緩蘇—冷卻的作業(yè)流程，完成整個(gè)干燥過(guò)程。熱風(fēng)在干燥倉(cāng)內(nèi)有順流、逆流和橫流等流動(dòng)方式，故稱之為混流干燥，熱風(fēng)流向如圖2所示[5]。

圖2 工作原理示意圖Fig.2 Schematic diagram of working principle

2 混流干燥機(jī)研究現(xiàn)狀

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于混流干燥機(jī)的研究可以追溯到20世紀(jì)40年代，現(xiàn)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的糧食已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化干燥，正在逐步向提高干燥質(zhì)量、降低干燥成本和環(huán)境保護(hù)方向發(fā)展[6-7]。而我國(guó)在混流干燥機(jī)方面研究起步較晚，20世紀(jì)五六十年代主要以引進(jìn)蘇聯(lián)的烘干塔為主，隨后也陸續(xù)引進(jìn)了各國(guó)的混流干燥機(jī)，但是推廣應(yīng)用并不廣泛，從90年代開(kāi)始，國(guó)家對(duì)于糧食儲(chǔ)藏逐漸重視，從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了先進(jìn)的干燥設(shè)備，同時(shí)國(guó)內(nèi)相關(guān)高校、科研院所和企業(yè)等機(jī)構(gòu)也展開(kāi)了對(duì)干燥機(jī)的相關(guān)研究。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步由機(jī)械化作業(yè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工作業(yè)。糧食干燥方式也從傳統(tǒng)人工晾曬向機(jī)械化干燥方向發(fā)展?；炝鞲稍餀C(jī)主要由風(fēng)機(jī)、熱源、干燥倉(cāng)、輸送裝置等組成，其中干燥倉(cāng)、熱源的合理設(shè)計(jì)對(duì)谷物的干燥效率及干燥品質(zhì)有重要影響，這也是科研人員的重要研究方向[8-10]。

2.1 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

趙巍等設(shè)計(jì)了一種新型的烘干塔，烘干塔主體分為預(yù)熱段、干燥段和緩蘇段，這種設(shè)計(jì)可以保證谷物的干燥品質(zhì)。為了提高干燥均勻性，設(shè)計(jì)了排糧間隙分段可調(diào)式結(jié)構(gòu)，由此達(dá)到提高谷物烘干均勻性的目的。相較于傳統(tǒng)的干燥機(jī)，該機(jī)型不僅能提高干燥品質(zhì)和均勻性，還能降低烘干機(jī)能耗。但該機(jī)缺少相關(guān)的監(jiān)測(cè)組件，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

師建芳等[5]對(duì)5HYH-10型混流油菜干燥機(jī)的角狀管形狀及排布做了相關(guān)研究，干燥機(jī)角狀管的大小和布局如圖3所示。并設(shè)計(jì)了獨(dú)特的緩蘇換向機(jī)構(gòu)，緩蘇換向段原理如圖4所示。該機(jī)構(gòu)保證了干燥后物料品質(zhì)。試驗(yàn)結(jié)果表明采用緩蘇換向工藝后，物料干燥效果較好。但部件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜增加了制造成本，設(shè)備整體對(duì)于安裝要求更高。

圖3 5HYH-10型緩蘇換向混流油菜干燥機(jī)角狀盒布置Fig.3 Angle box arrangement of 5HYH-10 type mixed flow rapedryers with tempering and exchanging structure

圖4 緩蘇換向段原理Fig.4 Principle of tempering and exchanging structure

陳武東等[11]研發(fā)了針對(duì)塔式混流糧食干燥機(jī)的雙向送風(fēng)交變式干燥段，該干燥段采用進(jìn)氣角狀管與排氣角狀管上下垂直交叉交錯(cuò)排列方式。干燥段采用了雙側(cè)進(jìn)氣和排氣，結(jié)構(gòu)如圖5所示。這種角狀管排列安裝方式可以使物料與熱風(fēng)接觸更充分，提高干燥均勻度和干燥品質(zhì)，還能有效提高干燥效率，降低能耗。但是角狀管排布較為密集，在干燥初期，物料含水率較高時(shí)，可能會(huì)造成結(jié)拱，從而影響物料的流動(dòng)性。

圖5 雙向送風(fēng)交變式干燥段局部圖Fig.5 Partial drawing of alternate drying section with bidirectional air supply

美國(guó)某公司設(shè)計(jì)了一種翻板機(jī)構(gòu)[12]，通過(guò)控制干燥倉(cāng)內(nèi)翻板機(jī)構(gòu)調(diào)整冷卻段和干燥段的高度，提高了整機(jī)作業(yè)效率。該公司還設(shè)計(jì)了余熱回收裝置，有效降低了生產(chǎn)能耗。這些設(shè)計(jì)提高了作業(yè)效率和物料干燥均勻性，降低了干燥時(shí)間，還能適應(yīng)不同類型的物料，提高機(jī)具的利用率；余熱回收裝置的使用提高了熱能的利用率，有效降低了干燥成本。

德國(guó)Weigler等[13-14]為提高物料在干燥倉(cāng)內(nèi)的流動(dòng)性，設(shè)計(jì)了一種鋸齒型干燥倉(cāng)如圖6所示，以提高物料的流動(dòng)性，實(shí)際試驗(yàn)證明，新型干燥倉(cāng)物料流動(dòng)均勻性好，物料層流動(dòng)一致性高。但是由于干燥倉(cāng)的傾斜設(shè)計(jì)，制造成本相應(yīng)增加，干燥倉(cāng)容積減小，使用成本隨之增加。

圖6 鋸齒型干燥倉(cāng)設(shè)計(jì)Fig.6 Design of serrated drying bin

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)關(guān)鍵部件的研究集中在20世紀(jì)中期，相關(guān)文獻(xiàn)較少；我國(guó)混流干燥機(jī)技術(shù)起步較晚，相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備不足，研究主要集中在干燥倉(cāng)等關(guān)鍵部件，但關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)研發(fā)能力不足，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距[15-17]。

2.2 控制系統(tǒng)研究

21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等為代表的智能化、信息化和自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在社會(huì)的各行各業(yè)應(yīng)用廣泛，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，混流干燥機(jī)智能化、自動(dòng)化是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

張立輝等[18]設(shè)計(jì)了一款循環(huán)谷物干燥機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用PLC控制器，利用溫濕度傳感器、電阻式水分儀、稱重傳感器和尾氣溫、濕度傳感器等采集干燥機(jī)作業(yè)過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)，并通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，建立相關(guān)干燥過(guò)程數(shù)據(jù)模型。系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW編寫(xiě)的上位機(jī)對(duì)相關(guān)作業(yè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)各參數(shù)的實(shí)時(shí)控制。通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)證明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制作業(yè)過(guò)程。但是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用者要求較高，前期需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。

李國(guó)昉等[19]設(shè)計(jì)了一種干燥機(jī)仿人控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有控制器、數(shù)據(jù)采集卡、水分傳感器和排糧電機(jī)組成，主要解決干燥過(guò)程中操作滯后，影響物料品質(zhì)的問(wèn)題，仿真試驗(yàn)證明，該控制器的控制效果明顯優(yōu)于PID控制，對(duì)滯后時(shí)間變化適應(yīng)能力強(qiáng)。該控制器雖然能解決控制時(shí)間滯后的問(wèn)題，但是該系統(tǒng)是基于物料含水率為變量進(jìn)行調(diào)控，沒(méi)有考慮風(fēng)溫的影響，風(fēng)溫過(guò)高可能會(huì)造成物料的干燥品質(zhì)下降。

美國(guó)Steele[20]開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于微處理器的干燥機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)與常規(guī)控制系統(tǒng)相比能源消耗、非必要時(shí)間等都有所減少，但是干燥溫度與環(huán)境溫度間的溫差較大引起干燥時(shí)間有所增加。在干燥溫度與環(huán)境溫度溫差較小時(shí)，這套系統(tǒng)不僅提高了生產(chǎn)效率，而且降低了生產(chǎn)成本。但是該系統(tǒng)缺少配套的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；相較于傳統(tǒng)的干燥設(shè)備，該設(shè)備受干燥溫度與環(huán)境溫度溫差影響較大。

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在混流干燥機(jī)控制系統(tǒng)研究方面起步較早，已基本實(shí)現(xiàn)了糧食干燥的機(jī)械化、自動(dòng)化，并且在控制系統(tǒng)研究方面正向著能耗控制、高效循環(huán)烘干方向發(fā)展。我國(guó)混流干燥機(jī)現(xiàn)在主要為半自動(dòng)化控制，還需要人工進(jìn)行輔助作業(yè)，烘干機(jī)控制系統(tǒng)是今后重要的研究方向。

2.3 輔助研究手段

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在混流干燥機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，研究人員越來(lái)越多的借助有限元、離散元等軟件進(jìn)行前期的仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，這些軟件的應(yīng)用不僅能有效幫助研究人員驗(yàn)證其方案的可行性，還大大降低了研發(fā)成本及研發(fā)周期，對(duì)于干燥機(jī)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

劉強(qiáng)等[21]建立了混流干燥機(jī)內(nèi)谷物二維流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，利用“氣泡顯像法”確定了二維流場(chǎng)的主應(yīng)力方向，并建立了主應(yīng)力方向與流線方向間的關(guān)系式，根據(jù)研究所確定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，并由臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果證明模擬精度較高。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果編制了谷物混流干燥機(jī)模擬軟件MFGDS[22]。該研究主要是基于理論層面的研究，并且結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證了干燥模型的可靠性，雖然驗(yàn)證只是基于小型臺(tái)架試驗(yàn)，但也為后續(xù)干燥機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供基礎(chǔ)理論支持。

李臻等[23]借助ANASY軟件對(duì)混流干燥機(jī)的角狀盒進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用軟件對(duì)3種不同尺寸的角狀盒設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬仿真，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析，選擇出最優(yōu)的角狀盒設(shè)計(jì)方案以提高干燥機(jī)干燥效率。計(jì)算機(jī)模擬仿真軟件的使用大大縮短了設(shè)計(jì)周期并且降低了試驗(yàn)成本。

巴西Khatchatourian等[24]研究大豆在混流干燥機(jī)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用離散元法(DEM)建立大豆流動(dòng)三維模型，并分析大豆在干燥機(jī)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和沿軌跡的速度變化，流動(dòng)中各顆粒速度如圖7所示，速度分布明顯不均勻，在出口管道下方存在低速區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的物料會(huì)被過(guò)度干燥，造成整體干燥不均勻。相較于傳統(tǒng)的理論研究及試驗(yàn)驗(yàn)證，采用離散元法仿真分析能更好地觀察物料在干燥倉(cāng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能幫助研究人員更好地進(jìn)行分析驗(yàn)證。

圖7 連續(xù)流混流干燥機(jī)中大豆種子沿運(yùn)動(dòng)軌跡的速度模擬Fig.7 Simulation of the soya bean seeds velocity along their trajectories in MFD of continuous flow

德國(guó)Holger等[25]為了提高能源利用效率和物料品質(zhì)。采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法，研究并仿真分析了角狀盒水平和對(duì)角布置對(duì)干燥倉(cāng)內(nèi)氣流的影響，針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的混流干燥機(jī)進(jìn)行模擬評(píng)估，仿真結(jié)果表明角狀管水平排列風(fēng)場(chǎng)均勻性好于對(duì)角線排列，為混流干燥機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了相應(yīng)基礎(chǔ)。

3 混流干燥機(jī)的能源配置

3.1 傳統(tǒng)化石燃料

混流干燥機(jī)常用化石燃料主要有煤炭、柴油、液化氣、天然氣等，相關(guān)控制技術(shù)已有一定研究基礎(chǔ)[26]。西方發(fā)達(dá)國(guó)家由于環(huán)境保護(hù)原因，主要使用液化氣、天然氣；我國(guó)主要以煤炭、柴油等作為燃料。在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，降低燃料消耗及生產(chǎn)成本，一直是研究的熱點(diǎn)[27]。

3.2 生物質(zhì)能

生物質(zhì)能是以生物質(zhì)為載體的化學(xué)能，是通過(guò)植物光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，屬于可再生資源，生物質(zhì)能現(xiàn)成為僅次于三大化石能源的第四大能源[28]。近年來(lái)備受關(guān)注，目前我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了使用農(nóng)作物秸稈、木材、玉米穗芯、稻殼等作為燃料的熱風(fēng)爐，能有效降低二氧化碳的排放和燃料成本。

3.3 熱泵

熱泵是采用熱力學(xué)逆循環(huán)，將低溫物體的能量傳向高溫物體的裝置[29]。將熱泵應(yīng)用于谷物干燥機(jī)中，不但回收了廢氣中的顯熱，還回收了廢氣中的潛熱，提高了能量的利用率。采用熱泵干燥更接近自然干燥，能保證干燥后物料的品質(zhì)，生產(chǎn)效率高，運(yùn)維成本低。目前，以熱泵為核心的干燥技術(shù)，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[30-31]。

4 混流干燥機(jī)存在的問(wèn)題

4.1 設(shè)備通用性較差

目前混流干燥機(jī)主要針對(duì)某種物料展開(kāi)相關(guān)研究，不同物料間的干燥工藝存在一定的差異，設(shè)備通用性差，利用率較低，例如上卸料裝置主要為旋轉(zhuǎn)絞龍及斗式輸送機(jī)，缺少針對(duì)易破損物料的輸送機(jī)；某些物料在干燥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量灰塵，由于缺少除塵設(shè)備影響相關(guān)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。

4.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控組件落后

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，混流干燥機(jī)的自動(dòng)化水平有所提高，但是相較于產(chǎn)后加工其他環(huán)節(jié)自動(dòng)化水平較低，缺少相關(guān)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控設(shè)備，造成控制系統(tǒng)利用率低；在上卸料及干燥過(guò)程中還需要人工輔助控制，增加用工成本；控制系統(tǒng)缺少相關(guān)的故障檢測(cè)模塊，故障后需人工排障造成不必要的時(shí)間浪費(fèi)；在灰塵較大的干燥過(guò)程中，設(shè)備長(zhǎng)期使用可能會(huì)造成控制系統(tǒng)控制精度下降。

4.3 仿真試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確

雖然計(jì)算機(jī)模擬軟件能夠有效地輔助研究人員進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高研發(fā)效率，仿真過(guò)程中為減少計(jì)算量往往采用簡(jiǎn)化模型或按比例縮小模型的方法；物料建模過(guò)程中不能精確建立物料實(shí)物模型及相關(guān)物理參數(shù)，這都可能會(huì)造成仿真試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

4.4 干燥過(guò)程灰塵較大

使用傳統(tǒng)化石能源存在對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響、燃燒不充分易產(chǎn)生危險(xiǎn)等問(wèn)題，國(guó)家開(kāi)始限制煤炭、柴油等傳統(tǒng)化石能源在干燥領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步由清潔能源替代；生物質(zhì)能源的應(yīng)用雖然降低了生產(chǎn)成本，但是該能源熱值較低，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量灰塵，影響環(huán)境，還需要配套相應(yīng)的除塵設(shè)備，成本較高；熱泵作為一種新的能源應(yīng)用于干燥領(lǐng)域，物料干燥過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵會(huì)吸附在熱泵的換熱器翅板上，影響熱泵的使用壽命，而且熱泵加熱溫度上限較低，工作過(guò)程中受環(huán)境溫濕度影響較大。

4.5 機(jī)藝不融合

干燥設(shè)備參差不齊，相關(guān)配套設(shè)備發(fā)展滯后，干燥工藝與干燥設(shè)備不匹配，導(dǎo)致了混流干燥設(shè)備綜合利用率低、使用成本較高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等，不符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)[32-34]。

5 混流干燥機(jī)發(fā)展展望

與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)干燥裝備的整體水平還有很大的提升空間。農(nóng)產(chǎn)品干燥是農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后加工的重要環(huán)節(jié)，具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場(chǎng)需求。研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的混流干燥設(shè)備，需要從以下幾個(gè)方面努力。

5.1 提高設(shè)備通用性

隨著作物機(jī)械化收獲率的提高，大部分作物需要及時(shí)進(jìn)行干燥處理，通過(guò)更改部分干燥機(jī)機(jī)構(gòu)適應(yīng)不同季節(jié)不同物料的干燥需求，從而提高干燥機(jī)的使用率，減少相應(yīng)的購(gòu)置成本。例如混流干燥機(jī)在花生干燥方面沒(méi)有應(yīng)用，主要是由于上卸料裝置不能滿足花生的輸送，研發(fā)通用性好的輸料裝置能夠提高干燥機(jī)的利用率。

5.2 開(kāi)發(fā)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控組件

在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，借助現(xiàn)在大力發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、5G等技術(shù)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控設(shè)備對(duì)整個(gè)干燥過(guò)程進(jìn)行全程控制，提高干燥機(jī)的智能化、自動(dòng)化程度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及干燥成本。這是未來(lái)廣大科研人員需要努力的方向之一。

5.3 提高建模精度

為了提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，在計(jì)算機(jī)模擬仿真前通過(guò)大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)測(cè)取物料的物理參數(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)物料的物理參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定，仿真建模盡可能還原物料本身的形狀以保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5.4 設(shè)計(jì)研發(fā)相關(guān)的除塵設(shè)備

針對(duì)干燥過(guò)程中灰塵較大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)相應(yīng)的除塵設(shè)備，塵土主要集中在干燥機(jī)的出風(fēng)口處，從干燥機(jī)排出的廢氣中含有部分余熱，安裝單獨(dú)的除塵設(shè)備及余熱回收裝置，投入成本較大。因此設(shè)計(jì)研發(fā)除塵和余熱回收相結(jié)合的部件對(duì)干燥機(jī)的發(fā)展具有重要意義。

5.5 機(jī)藝融合

干燥工藝對(duì)于物料干燥品質(zhì)有很大的影響，干燥工藝與干燥過(guò)程不匹配時(shí)會(huì)影響干燥機(jī)的工作過(guò)程，干燥工藝涉及到物料自身的特性以及干燥介質(zhì)的溫度、風(fēng)量等問(wèn)題。針對(duì)不同情況的物料制定相應(yīng)的干燥工藝能夠有效提高物料干燥效率和干燥品質(zhì)，研究干燥工藝所涉及的問(wèn)題較多，是未來(lái)重要的發(fā)展方向之一。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是產(chǎn)糧大國(guó)，但是大部分地區(qū)仍在采用傳統(tǒng)人工晾曬方法。隨著農(nóng)村人口結(jié)構(gòu)的改變及耕種收機(jī)械化率的提高，傳統(tǒng)干燥方法已經(jīng)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。為此，發(fā)展作物產(chǎn)后干燥設(shè)備，提高糧食干燥品質(zhì)，保證國(guó)家糧食安全變得越來(lái)越重要。雖然市場(chǎng)現(xiàn)有一些干燥設(shè)備，但是仍然存在著干燥不均勻、干燥效率低、能耗高、污染環(huán)境等問(wèn)題。因此高校、科研院所和企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)合作，努力研發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的混流干燥設(shè)備。