摘要：我國的各種型式糧食干燥烘干機的標準較多，規定的標準環境條件幾乎相同，但烘干機在實際生產使用和檢測時，試驗條件不可能統一在標準規定的狀態下，因為沒有標準折算規則，所以同一臺干燥烘干機在南方和北方或同一時間不同地區，就會出現合格或不合格的不同結果，無法進行科學的對比和評價，《谷物干燥烘干機單位耗熱量與處理量折算規則>標準的研究和制訂，能夠正確的、科學的和合理的用同一尺度，把測試結果折算到一個標準狀態下進行比對，能對糧食干燥烘干機的主要性能指標進行正確評價，為干燥烘干機的設計、生產制造和驗收提供依據。
關鍵詞：谷物干燥烘干機單位耗熱量處理量折算規則
1、研究的意義和水平
目前我國各種型式糧食干燥烘干機的標準已基本健全，GB 8876-1988《糧食烘干機技術條件》，GB/T 16714-1996《連續式糧食干燥烘干機》和NY/T 463-2001《糧食干燥烘干機質量評價規范》三個標準所規定的谷物干燥烘干機單位耗熱量和處理量（生產率）的折算標準環境條件基本相同，即：環境溫度20℃，相對濕度70%，大氣壓力101325Pa，入機糧溫20℃。實際上糧食干燥烘干機的生產作業和性能測試時的條件不可能統一在上面規定的狀態下，這就不能對同一臺干燥烘干機進行準確的對比和評價。我國南、北方環境溫度和濕度的差異顯著，同一臺干燥烘干機在南方和北方或夏季和冬季同時使用或測試時就有不|一結果，既在夏季檢測就合格，在冬季檢測就可能不合格；或在南方溫度高時檢測合格，在北方溫度低時檢測就可能不合格。為了解決這一難題，正確區分糧食干燥烘干機的優與劣，用同一尺度科學的評價干燥烘干機的主要性能指標，實現對測試結果在標準狀態下的比對，研究制定了《谷物干燥烘干機單位耗熱量與處理量折算規則》（以后簡稱《折算規則》）標準，富通新能源銷售木屑顆粒機、木屑氣流式烘干機等生物質成型、干燥機械設備。
單位耗熱量和處理量等指標對測試和評價糧食干燥烘干機具有重要作用，國內外專家都很重視這項研究，通過對IS011520-1和IS011520-2等標準的研究，確定了符合中國國情的《折算規則》標準。
2、主要研究內容
2.1主要環境條件的確定
參照IS011520-1和IS011520-2國際標準，根據谷物干燥烘干機在不同作業條件下溫、濕度差別較大的特點，在黑龍江地方標準DB/23A40001-1989的基礎上，重新制定了新的技術方案，擴展了環境溫度和谷物含水率檢測范圍，以適應更廣泛的折算。
主要技術參數是制定大氣條件，即根據南北方收獲季節的不同．分別按小麥，玉米和水稻三大作物的主要收獲和干燥時間，盡可能選擇接近實際生產環境條件的溫度、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。綜合分析確定的環境條件見表1。
2.2標準條件的確定
按照IS011520-2的慣例，在制定折算系數時，根據三大作物的收獲和干燥時的南北方不同氣候特性及順流和橫流兩種干燥烘干機的不同干燥參數，結合生產實踐，確定了符合中國特色的標準條件。見表2：
2.3干燥烘干機主要參數的確定
確定熱風溫度時，分別規定了順流和橫流干燥烘干機的干燥溫度范圍；環境溫度是考慮到我國南北方谷物收獲和烘干時不同的溫度范圍而制定的；熱風表觀風速是以每秒每單位立方米谷物所通過的體積風量為基礎，現有干燥烘干機的熱風風量對不同糧食作物、不同的干燥工藝變化不同，且順流和橫流干燥烘干機之間也有不同。通過測量干燥烘干機的熱風風量和干燥段裝糧的體積，即可計算出每臺干燥烘干機的實際熱風風量；進、出機糧食含水率（濕基）是以能一次烘干谷物的最大進機含水率和最小出機含水率為基準。綜合考慮后主要參數確定結果見表3。
3、主要解決的技術難點
3.1技術路線的確定
通過對烘干機內部濕熱平衡、烘干機外部濕熱平衡和干燥烘干機偏微分模型計算機模擬理論三種方案的研究，對運行結果的對比和分析發現，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偏微分模型計算機模擬理論技術路線。與目前普遍使用干燥烘干機的實際出發，分別選取了順流和橫流干燥工藝模型。
3.2選取數學模型，設計計算機程序
首先建立了順流和橫流干燥工藝模型和糧食干燥數學模型，在多個方程和模型的基礎上，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作業過程進行數學模擬的基礎上，對隨機條件下的和標準條件下的單位耗熱量與處理量進行比對折算，得出符合生產實際的和有一定規律的折算系數值的統一方案。數學模型選定后，進行算法分析，制定程序流程圖，選取各種適用的參數方程，最后進行計算機程序設計和計算，得到在各個參數值變化范圍內的計算結果。
3.3主要技術理論的算法過程
實際生產所使用的糧食干燥烘干機都屬于深床干燥，由于在干燥過程中熱空氣和糧食的狀態（熱空氣的溫度、濕度，糧食的溫度、含水率）不斷地隨時間和位置的不同而變化。在分析計算時必須把糧食分成若干薄層，利用糧食薄層干燥方程計算熱空氣和糧食的狀態變化。這樣，經過一層層的計算，得到最終的結果。（小麥、玉米、水稻）
順流干燥烘干機中熱空氣與糧食的流動方向相同，橫流干燥烘干機中熱空氣與糧食的流動方向垂直，利用偏微分模型，分別分析計算步驟如下：
1．順流干燥烘干機沿糧食流動的縱軸向，橫流干燥烘干機沿糧食流動的徑向，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，作用時間為△x。
3．作用的結果是熱空氣的溫、濕度和糧食的溫度、含水率都會發生變化。變化過程可由偏微分順流工藝模型進行數學描述。
4．將已發生變化的熱空氣的溫、濕度和糧食的溫度、含水率作為第二個薄層的初始條件，參與數學計算。
5．依此類推，順流直至干燥烘干機最后一個薄層，橫流直至干燥烘干機最外面的最后一個薄層。
6．經過換向后，橫流干燥烘干機最里面的薄層轉換到最外面，最外面的薄層轉換到最里面。其他薄層依此順序進行轉換后，開始2-5的步驟。
7．調整△x，使順流干燥烘干機最后一個薄層糧食達到要求的含水率；使橫流干燥烘干機各個薄層糧食的平均含水率達到要求的含水率。
將隨機條件下的所消耗的熱空氣的熱焓量和體積風量與標準條件下的相比，即可得出耗熱量和處理量的折算系數值。
4、主要研究內容
4.1 折算標準條件
不同環境條件下，水分蒸發量快慢不同，則糧食干燥烘干機的耗煤量、單位耗熱量、處理量（生產率）和降水幅都不同。該標準規定了干燥三種作物時，可實現把不同環境狀態的測試溫度、相對濕度、大氣壓、進出機糧食含水率和熱風表觀風速等5個參數，折算到表2規定的標準條件，折算后的數據更加準確，與生產實際更加吻合。
4.2單位耗熱量
單位耗熱量是指蒸發每公斤水所消耗的熱量。考慮到相同糧食干燥烘干機在不同季節、不同溫度、不同地區和不同類型的糧食干燥時特性具有差異，且干燥烘干機進行測試時一般不具備標準的環境條件和物料初始規定的含水率，這就需要對測試結果在一個標準平臺上進行換算。計算機模擬的結果為標準條件下的干燥烘干機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
處理量是指進入干燥烘干機濕糧（入機糧）的質量。因為進入干燥烘干機的糧食含水率不同及環境條件的不同，處理量的大小就不同。該標準實現了對入機糧含水率不同及環境條件不同的干燥烘干機的處理量按標準環境條件進行折算。該標準條件下的干燥烘干機處理量為額定處理量，折算生產率即把測試的生產率值折算到處理量值。本標準規定的是把隨機測試的生產率計算到處理量后再按標準條件折算處理量。
5、試驗驗證
為保證在相同工藝條件下進行比對，本標準的橫流工藝部分與同為橫流工藝基礎上做出的IS011520-2國際標準進行比對。順流工藝部分同農業部干燥烘干機械設備質量監督檢驗測試中心近5年所檢測的順流糧食干燥烘干機的檢測數據進行比對。
5.1橫流工藝
IS011520-2列出了在不同的環境條件和熱風條件下，小麥的水份蒸發率的值，利用其在本標準中所規定的標準條件下的水份蒸發率的值：18.06 g/kg (3967.5U/kg．H20)，可將其所列的水份蒸發率的值換算為同標準條件下相比較的比例系數的值。在相同的條件下，查得《折算規則》標準所列折算系數表值。與IS011520-2的比例系數值進行比對，結果如表4所示。
比對的結果表明：本標準中的折算系數值與IS011520-2的擬合程度很好。證明了該標準是符合國際標準要求的。
5.2順流工藝
比對的方法是利用該標準中的折算系數值，將同一型式糧食干燥烘干機、不同試驗條件下的單位耗熱量值折算到標準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，從而驗證折算系數值的正確性。
從60份糧食干燥烘干機檢測試驗報告中，隨機地選取了7份報告。依據試驗條件，在該標準中查找折算系數值。利用查得的折算系數值，將隨機條件下的單位耗熱量值折算為標準條件下的單位耗熱量值。對折算后的單位耗熱量值進行比對，比對的結果如表5所示。
比對的結果表明：折算后的單位耗熱量值的一致性很好，證明了該標準是符合生產實際要求的。
因單位耗熱量和處理量折算系數值都是由所消耗的熱風風量推導出來的，具有相關性。驗證單位耗熱量的同時，也驗證了處理量折算系數值。
6、研究結果
IS011520-2國際標準是在橫流干燥烘干機的數學模型基礎上制訂的，該標準是分別在順流和橫流干燥烘干機數學模型的基礎上分別研究制訂的。根據數學模型和程序計算結果，結合IS011520-2總體結構，干燥小麥、水稻和玉米時，在已知環境溫度、環境濕度、熱風溫度、熱風表觀風速和進出機糧食含水率5個參數的情況下，可在表格上用插值法直接查找出不同狀態下的干燥烘干機單位耗熱量與處理量值。該標準的數據直觀、便于查找、計算方法簡便、與國際標準協調統一，達到了與IS011520-2國際標準同等水平。
該標準的制定，對提高干燥烘干機產品質量，對國內外同類干燥烘干機械進行生產、鑒定、對比和評價，為糧食干燥烘干機生產企業提供了設計依據，有利于指導各級糧食主管部門和生產企業正確和合理的選擇、配套烘干機械和制定干燥生產工藝，降低能耗，節省能源；有利于推動我國糧食干燥事業的快速進步和發展，為農業、糧食和種子等行業都可帶來巨大的社會效益和經濟效益。
