高湿稻谷热力场协同干燥能效评价与品质形成机理的研究

Abstract: Paddy is the most prevalent grain crops in the world. However, its energy quality efficiency is very low due to the prominent contradiction between its drying quality and energy consumption, which is expected to be solved by hot air synergistically assisted by infrared radiation, sonic and ultrasonic wave. Lack of thorough research on infrared radiation enhance heat transfer of high moisture paddy, synergistic effect of acoustic wave speed up the moisture transfer and change function of rice organization, rule of micro structure change of binding layer when rice hull adsorption rice moisture and mechanism of energy quality efficiency under field synergy, the relationship between the drying rate of high moisture paddy and the inside resistance under dynamic irreversible drying process . Energy quality Efficiency, Quality Formation Mechanism and other scientific problem is not solved and there is no design code number of field synergy drying system. This project intends to use 3D coordinate instrument measuring macro morphology, using electron microscope scanning microscopic structure, building thermal image measurement and thermo gravimetric analysis comprehensive testing device, simulated the internal temperature and moisture distribution of rice, obtaining the macro microstructure and mass transfer characteristics of dynamic change, measuring the quality combined with the drying characteristics, detonation waist rate, fatty acid, etc,clarifying the drying Quality Formation Mechanism and revealing the essence of energy consumption under Thermal Force multi-field drying paddy, providing theoretical basis to design dryer.

稻谷是第一大粮食作物，但其干燥品质、能耗间的矛盾十分突出，能质效率极低，红外辐射、声波、超声波协同辅助热风有望解决问题。但缺乏高湿稻谷红外辐射强化传热、声波加快水分传递改变稻谷组织功能的协同作用、稻壳吸附米粒水分结合层微构变化规律、多场协同作用的能质作用机制的深入研究，动态不可逆干燥过程中高湿稻谷去水速率与过程阻力的关系，品质形成与能效评价等科学问题还没解决，缺少稻谷场协同干燥系统设计准则数，为此，本项目拟利用三维坐标仪测量宏观形貌、利用电镜扫描微观特征，搭建热像测定和热重分析综合测试装置，仿真与解析稻谷内部温度及水分分布，获取宏微结构、能质传递的动态变化特征，结合干燥特性、爆腰率、脂肪酸、玻璃态转变温度等品质测定，阐明稻谷在多场协同作用下，干燥品质形成的机理，揭示热力多场协同干燥高湿稻谷能量消耗的本质，为指导干燥设计提供理论基础。

稻谷干燥品质、能耗间的矛盾十分突出，缺乏稻壳吸附米粒水分结合层微构变化规律、能质作用机制的深入研究，动态不可逆干燥过程中高湿稻谷去水速率与过程阻力的关系，品质形成与能效评价等科学问题还没解决，缺少稻谷场协同干燥系统设计准则数。为此本项目研究解析稻谷内部温度及水分分布，获取宏微结构、能质传递的动态变化特征，阐明稻谷干燥品质形成机理，揭示热力多场协同干燥能量消耗的本质。.在粮食水分结合能、干燥耗能结构特征、高效节能干燥工艺、深层干燥含水率解析理论方面取得了重要进展。首次建立了水分结合能解析理论模型、揭示了动态不可逆干燥过程中稻谷去水速率与过程阻力的关系，给出了粮食与介质自发热质交换过程的状态参数解析图，解析出了非稳态干燥过程籽粒内部温度分布，阐明了干燥系统客观㶲的作用效果，建立了干燥㶲效率评价模型，清晰地呈现了在高水分段水分蒸发受粮食的限制作用很小，而在低水分段水分结合能随温度升高显著降低的特征。指明了造成干燥效率低下的主要原因是热能匹配性较差，揭示和评价干燥工艺及装备系统的效能不可忽视客观干燥㶲的作用。基于水分扩散模型和深层干燥质量平衡方程，在线解析深层干燥水分分布特征，给出了在复杂工艺条件下，层内含水率分布及干燥速率解析式。研究结果为解析粮食二段降速干燥过程提供了方法，为制订科学的干燥评价标准，合理的干燥工艺系统设计提供了理论基础。.研究发现稻谷蛋白质、淀粉含量在干燥过程中的差异不显著，有效水分扩散系数为3.576×〖10〗^(-8) e^((15 684)/T) m^2/s；随干燥温度升高，籽粒颖壳断面的孔隙率由鲜谷的0.39±0.06 依次降为0.22±0.09、0.17±0.04、0.13±0.05，但干燥稻谷的分形维数、色差、玻璃化转变温度则较其鲜谷波动增加；干燥后稻谷的硬度、爆腰率、发芽率组间差异显著（P<0.05）。