干燥參數對稻谷熱風干燥速率及能耗的影響

摘要：針對稻谷熱風干燥過程中能量消耗高、干燥效率低的問題，以‘稻花香’稻谷為研究對象，測定各初始含水率下的稻谷在不同干燥參數下的干燥能耗和干燥效率，確定不同參數水平下的最優方案。多因素正交試驗研究表明，對稻谷干燥速率的影響從強到弱為熱風溫度、熱風風速、初始含水率。對單位干燥能耗的影響從強到弱為：熱風溫度、初始含水率、熱風風速。最優的干燥參數為熱風溫度50 ℃、熱風風速0.7 m·s-1、初始含水率19%、干燥速率為5.28%·h-1、干燥能耗為5 565.03 kJ·kg-1。因此，優化干燥流程和干燥參數，既能提升干燥速率又可減少干燥能耗。

關鍵詞：稻谷；熱風干燥；干燥速率；能耗

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0662

中圖分類號：S226.6 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2025）03009509

稻谷干燥是水稻產后處理的重要環節，干燥技術的完善和提高是稻谷品質和安全的重要保障[1]。隨著社會發展進步，能源發展也進入高質量發展階段[2]，呈現清潔化、高效化、全球化趨勢。國家部署“十四五”節能減排重點工程，其中，農業農村節能減排工程大力推廣應用節能環保農機[3]。干燥是高污染、高能耗的單元操作，占發達國家工業能源使用量的25%[4]，干燥能耗占谷物生產和加工能耗的64%[5]，我國干燥能耗占國民經濟總能耗的12%左右[6]。隨著糧食干燥機械化進程的加快，干燥能耗隨之增加[7]。

隨著稻谷產量逐年增加和農業現代化進程的推進，稻谷干燥行業迫切需要解決節能減排、降低能耗的問題，國內外科研人員對稻谷節能干燥工藝進行了優化。尾氣回收循環利用工藝[89]收集干燥后的廢氣，經處理后循環用于熱風加熱，以降低熱風加熱產生的能源消耗；變溫干燥工藝[10]將整個干燥機分為不同干燥段，針對稻谷在不同干燥段的含水量不同，采用不同的溫度干燥，以降低干燥能耗；間歇加熱干燥工藝[11]將稻谷干燥一段時間后采用不通風加熱的靜置處理，使稻谷內部水分擴散至內外平衡狀態，以提高干燥效率。胡萬里等[12]和郜坤[13]提出分段干燥工藝，既降低能耗又提高干燥效率；王桂英[14]分析了冷凝增效模式的節能機理，提出了冷凝增效干燥節能新模式；李秀琴[15]將糧食干燥機尾氣回收再利用，獲得了良好的節能效果；趙錫和等[16]研究了秋季稻谷熱泵變風速干燥工藝，得出風速的提高對干燥速率的影響不顯著。車剛等[17]提出基于殼形管路混配氣流的變溫調節方法來減少電能消耗。Ratthaspak等[18]研究了?理論在多孔介質干燥過程中的應用及節能效果。

雖然對干燥裝備和工藝的優化已有一定成果，但隨著干燥量的增加，研究試驗參數對干燥速率和能耗的影響更為重要。因此，本試驗采用多因素正交試驗方法探究稻谷最優節能干燥參數組合，探究稻谷在不同初始含水率、熱風風速、熱風溫度下的干燥特性，通過分析不同參數下的干燥速率與單位干燥能耗，得到最優的節能干燥工藝方案，以降低稻谷干燥所占能源消耗，實現節能減排，降低能耗。