摘要：我国的各种型式粮食干燥烘干机的标准较多，规定的标准环境条件几乎相同，但烘干机在实际生产使用和检测时，试验条件不可能统一在标准规定的状态下，因为没有标准折算规则，所以同一台干燥烘干机在南方和北方或同一时间不同地区，就会出现合格或不合格的不同结果，无法进行科学的对比和评价，《谷物干燥烘干机单位耗热量与处理量折算规则>标准的研究和制订，能够正确的、科学的和合理的用同一尺度，把测试结果折算到一个标准状态下进行比对，能对粮食干燥烘干机的主要性能指标进行正确评价，为干燥烘干机的设计、生产制造和验收提供依据。
关键词：谷物干燥烘干机单位耗热量处理量折算规则
1、研究的意义和水平
目前我国各种型式粮食干燥烘干机的标准已基本健全，GB 8876-1988《粮食烘干机技术条件》，GB/T 16714-1996《连续式粮食干燥烘干机》和NY/T 463-2001《粮食干燥烘干机质量评价规范》三个标准所规定的谷物干燥烘干机单位耗热量和处理量（生产率）的折算标准环境条件基本相同，即：环境温度20℃，相对湿度70%，大气压力101325Pa，入机粮温20℃。实际上粮食干燥烘干机的生产作业和性能测试时的条件不可能统一在上面规定的状态下，这就不能对同一台干燥烘干机进行准确的对比和评价。我国南、北方环境温度和湿度的差异显著，同一台干燥烘干机在南方和北方或夏季和冬季同时使用或测试时就有不|一结果，既在夏季检测就合格，在冬季检测就可能不合格；或在南方温度高时检测合格，在北方温度低时检测就可能不合格。为了解决这一难题，正确区分粮食干燥烘干机的优与劣，用同一尺度科学的评价干燥烘干机的主要性能指标，实现对测试结果在标准状态下的比对，研究制定了《谷物干燥烘干机单位耗热量与处理量折算规则》（以后简称《折算规则》）标准，30码期期必中销售木屑颗粒机、木屑气流式烘干机等生物质成型、干燥机械设备。
单位耗热量和处理量等指标对测试和评价粮食干燥烘干机具有重要作用，国内外专家都很重视这项研究，通过对IS011520-1和IS011520-2等标准的研究，确定了符合中国国情的《折算规则》标准。
2、主要研究内容
2.1主要环境条件的确定
参照IS011520-1和IS011520-2国际标准，根据谷物干燥烘干机在不同作业条件下温、湿度差别较大的特点，在黑龙江地方标准DB/23A40001-1989的基础上，重新制定了新的技术方案，扩展了环境温度和谷物含水率检测范围，以适应更广泛的折算。
主要技术参数是制定大气条件，即根据南北方收获季节的不同．分别按小麦，玉米和水稻三大作物的主要收获和干燥时间，尽可能选择接近实际生产环境条件的温度、相对湿度和大气压力。如玉米主要种植在北方，收获在晚秋，烘干在晚秋和冬季。综合分析确定的环境条件见表1。
2.2标准条件的确定
按照IS011520-2的惯例，在制定折算系数时，根据三大作物的收获和干燥时的南北方不同气候特性及顺流和横流两种干燥烘干机的不同干燥参数，结合生产实践，确定了符合中国特色的标准条件。见表2：
2.3干燥烘干机主要参数的确定
确定热风温度时，分别规定了顺流和横流干燥烘干机的干燥温度范围；环境温度是考虑到我国南北方谷物收获和烘干时不同的温度范围而制定的；热风表观风速是以每秒每单位立方米谷物所通过的体积风量为基础，现有干燥烘干机的热风风量对不同粮食作物、不同的干燥工艺变化不同，且顺流和横流干燥烘干机之间也有不同。通过测量干燥烘干机的热风风量和干燥段装粮的体积，即可计算出每台干燥烘干机的实际热风风量；进、出机粮食含水率（湿基）是以能一次烘干谷物的最大进机含水率和最小出机含水率为基准。综合考虑后主要参数确定结果见表3。
3、主要解决的技术难点
3.1技术路线的确定
通过对烘干机内部湿热平衡、烘干机外部湿热平衡和干燥烘干机偏微分模型计算机模拟理论三种方案的研究，对运行结果的对比和分析发现，三种方案中的前两种各有不完善和缺陷的地方，最终选择了干燥烘干机偏微分模型计算机模拟理论技术路线。与目前普遍使用干燥烘干机的实际出发，分别选取了顺流和横流干燥工艺模型。
3.2选取数学模型，设计计算机程序
首先建立了顺流和横流干燥工艺模型和粮食干燥数学模型，在多个方程和模型的基础上，选取了偏微分顺流和横流干燥工艺模型。在对粮食干燥烘干机作业过程进行数学模拟的基础上，对随机条件下的和标准条件下的单位耗热量与处理量进行比对折算，得出符合生产实际的和有一定规律的折算系数值的统一方案。数学模型选定后，进行算法分析，制定程序流程图，选取各种适用的参数方程，最后进行计算机程序设计和计算，得到在各个参数值变化范围内的计算结果。
3.3主要技术理论的算法过程
实际生产所使用的粮食干燥烘干机都属于深床干燥，由于在干燥过程中热空气和粮食的状态（热空气的温度、湿度，粮食的温度、含水率）不断地随时间和位置的不同而变化。在分析计算时必须把粮食分成若干薄层，利用粮食薄层干燥方程计算热空气和粮食的状态变化。这样，经过一层层的计算，得到最终的结果。（小麦、玉米、水稻）
顺流干燥烘干机中热空气与粮食的流动方向相同，横流干燥烘干机中热空气与粮食的流动方向垂直，利用偏微分模型，分别分析计算步骤如下：
1．顺流干燥烘干机沿粮食流动的纵轴向，横流干燥烘干机沿粮食流动的径向，把粮食离散为若干薄层，薄层厚度为dx。
2．使一定量的、具备一定温、湿度的热空气作用于第～薄层，作用时间为△x。
3．作用的结果是热空气的温、湿度和粮食的温度、含水率都会发生变化。变化过程可由偏微分顺流工艺模型进行数学描述。
4．将已发生变化的热空气的温、湿度和粮食的温度、含水率作为第二个薄层的初始条件，参与数学计算。
5．依此类推，顺流直至干燥烘干机最后一个薄层，横流直至干燥烘干机最外面的最后一个薄层。
6．经过换向后，横流干燥烘干机最里面的薄层转换到最外面，最外面的薄层转换到最里面。其他薄层依此顺序进行转换后，开始2-5的步骤。
7．调整△x，使顺流干燥烘干机最后一个薄层粮食达到要求的含水率；使横流干燥烘干机各个薄层粮食的平均含水率达到要求的含水率。
将随机条件下的所消耗的热空气的热焓量和体积风量与标准条件下的相比，即可得出耗热量和处理量的折算系数值。
4、主要研究内容
4.1 折算标准条件
不同环境条件下，水分蒸发量快慢不同，则粮食干燥烘干机的耗煤量、单位耗热量、处理量（生产率）和降水幅都不同。该标准规定了干燥三种作物时，可实现把不同环境状态的测试温度、相对湿度、大气压、进出机粮食含水率和热风表观风速等5个参数，折算到表2规定的标准条件，折算后的数据更加准确，与生产实际更加吻合。
4.2单位耗热量
单位耗热量是指蒸发每公斤水所消耗的热量。考虑到相同粮食干燥烘干机在不同季节、不同温度、不同地区和不同类型的粮食干燥时特性具有差异，且干燥烘干机进行测试时一般不具备标准的环境条件和物料初始规定的含水率，这就需要对测试结果在一个标准平台上进行换算。计算机模拟的结果为标准条件下的干燥烘干机单位耗热量分别为小麦：3808.6 U/kg，水稻：4295.7 kj/kg，玉米：5077.7kj/kg。
4.3处理量
处理量是指进入干燥烘干机湿粮（入机粮）的质量。因为进入干燥烘干机的粮食含水率不同及环境条件的不同，处理量的大小就不同。该标准实现了对入机粮含水率不同及环境条件不同的干燥烘干机的处理量按标准环境条件进行折算。该标准条件下的干燥烘干机处理量为额定处理量，折算生产率即把测试的生产率值折算到处理量值。本标准规定的是把随机测试的生产率计算到处理量后再按标准条件折算处理量。
5、试验验证
为保证在相同工艺条件下进行比对，本标准的横流工艺部分与同为横流工艺基础上做出的IS011520-2国际标准进行比对。顺流工艺部分同农业部干燥烘干机械设备质量监督检验测试中心近5年所检测的顺流粮食干燥烘干机的检测数据进行比对。
5.1横流工艺
IS011520-2列出了在不同的环境条件和热风条件下，小麦的水份蒸发率的值，利用其在本标准中所规定的标准条件下的水份蒸发率的值：18.06 g/kg (3967.5U/kg．H20)，可将其所列的水份蒸发率的值换算为同标准条件下相比较的比例系数的值。在相同的条件下，查得《折算规则》标准所列折算系数表值。与IS011520-2的比例系数值进行比对，结果如表4所示。
比对的结果表明：本标准中的折算系数值与IS011520-2的拟合程度很好。证明了该标准是符合国际标准要求的。
5.2顺流工艺
比对的方法是利用该标准中的折算系数值，将同一型式粮食干燥烘干机、不同试验条件下的单位耗热量值折算到标准条件下的单位耗热量值。然后考察折算后的单位耗热量值的一致性，从而验证折算系数值的正确性。
从60份粮食干燥烘干机检测试验报告中，随机地选取了7份报告。依据试验条件，在该标准中查找折算系数值。利用查得的折算系数值，将随机条件下的单位耗热量值折算为标准条件下的单位耗热量值。对折算后的单位耗热量值进行比对，比对的结果如表5所示。
比对的结果表明：折算后的单位耗热量值的一致性很好，证明了该标准是符合生产实际要求的。
因单位耗热量和处理量折算系数值都是由所消耗的热风风量推导出来的，具有相关性。验证单位耗热量的同时，也验证了处理量折算系数值。
6、研究结果
IS011520-2国际标准是在横流干燥烘干机的数学模型基础上制订的，该标准是分别在顺流和横流干燥烘干机数学模型的基础上分别研究制订的。根据数学模型和程序计算结果，结合IS011520-2总体结构，干燥小麦、水稻和玉米时，在已知环境温度、环境湿度、热风温度、热风表观风速和进出机粮食含水率5个参数的情况下，可在表格上用插值法直接查找出不同状态下的干燥烘干机单位耗热量与处理量值。该标准的数据直观、便于查找、计算方法简便、与国际标准协调统一，达到了与IS011520-2国际标准同等水平。
该标准的制定，对提高干燥烘干机产品质量，对国内外同类干燥烘干机械进行生产、鉴定、对比和评价，为粮食干燥烘干机生产企业提供了设计依据，有利于指导各级粮食主管部门和生产企业正确和合理的选择、配套烘干机械和制定干燥生产工艺，降低能耗，节省能源；有利于推动我国粮食干燥事业的快速进步和发展，为农业、粮食和种子等行业都可带来巨大的社会效益和经济效益。
