本发明涉及谷物干燥技术领域，特别是一种用于快速干燥谷物的干燥系统。
背景技术
一般农作物如稻谷在收割后，农民必须将谷粒中的水分去除才能作储存，传统均采用阳光曝晒的方式，而现在则大都利用热风循环式的谷物干燥机来干燥谷物。
如中国台湾专利公告第462221号谷物干燥机所揭示的结构，一种热风式谷物烘干的机器，其构件于一机体的下半部利用网板形成若干个热风风道、抽风风道与谷粒堆集槽，再利用一输送装置将谷粒堆集槽的谷粒定量拨下并输送至机体上端令其均匀落下，而一由抽风机及热风机所组成的热风装置，分别与机体内所设的抽风风道及热风风道相连通，如此能令谷物作反复的循环烘干。惟此种现有烘干机在烘干作业进行时，业者只能用固定的速度和温度作一定循环次数的烘干作业，不仅谷物烘干的效率差，造成品质与稳定性的不良，并且耗能大，能效较低，故有加以改善的必要。
有鉴于此，本发明人乃针对前述现有设计问题深入探讨，并凭借多年从事相关产业的研发与制造经验，积极寻求解决之道，经过长期努力的研究与发展，终于成功的开发出本发明一种谷物干燥系统，以改善现有结构以及耗能多的问题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明旨在提供一种用于快速干燥谷物的干燥系统，该谷物干燥系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提出了一种用于快速干燥谷物的干燥系统，包括有入料口，用于将谷物送入干燥仓内，所述干燥仓包括有多个交错的斜铺台，斜铺台向下倾斜，斜铺台上设有多个筛孔，用于将谷物铺开并使得谷物从筛孔中缓慢流出，落到下一个斜铺台中；所述斜铺台铰接在干燥仓的左右侧壁，斜铺台与侧壁之间设置有多个弹性支撑装置，用来对斜铺台进行弹性支撑；所述干燥仓还设置有载物车区域，载物车停在载物车区域对上方斜铺台落下的谷物进行收存；所述载物车区域的前后设有橡胶密封帘，用于载物车进出干燥仓，且保证干燥仓的密封；所述干燥仓的右侧壁设置有吸气孔与排气孔，吸气孔将干燥仓内的空气吸入空气干燥系统中，经空气干燥系统干燥后由排气孔再排入干燥仓内。
优选地，所述干燥仓底部的载物车区域还设置有车轮限位桩，载物车卡停在车轮限位桩之间，车轮限位桩之间还设置有车身抖动板，用于抖动车身使车内的谷物分布均匀。
优选地，所述干燥仓的右侧壁上还设置有温度传感器以及湿度传感器，用于对干燥仓内空气的温湿度进行采集。
优选地，所述干燥仓内还设置有温控器，用来对干燥仓内的温度进行调节；还设置有在干燥仓顶部的鼓风扇，用于加快干燥仓内的空气流动。
优选地，所述空气干燥系统包括有空压机、前级干燥系统、储气区以及后级干燥系统；所述空压机将干燥仓内的空气通过吸气孔中吸入至前级干燥系统，前级干燥系统通过对进入的空气进行预冷降温，水气冷凝析出来实现前级除湿干燥；将前级除湿干燥后的空气送入储气区储存，所述储气区用来协调前级干燥系统与后级干燥系统处理干燥空气速率的差异；所述后级干燥系统通过吸附剂对储气区中流出的空气进行吸附干燥。
优选地，所述用于快速干燥谷物的干燥系统还包括：用于根据干燥仓内温度传感器以及湿度传感器采集到的温湿度对空气干燥系统进行控制的控制器；所述控制器包括功率控制模块、温压调节模块以及吸附容量确定模块；所述功率控制模块用于根据监测的前级恒功率运行的功率值以及设定的前后级能耗比，来动态的确定后级干燥系统所耗的功率；所述温压调节模块用于计算吸附罐对应温度调节器所耗功率以及吸附罐内压强调节所耗功率的比值，进而实现对后级干燥系统所耗功率的合理分配，来调节吸附罐内的气体温度以及压强；所述吸附容量确定模块用于对工作状态为再生的干燥罐再生完成转变为吸附状态的干燥罐后，对应干燥罐吸附容量的确定。
优选地，所述对再生完成后，确定吸附罐吸附容量的计算公式为：
式中，xn+1为第n次再生后吸附罐第n+1次吸附时的吸附容量；xn为吸附罐第n次吸附的吸附容量；s为吸附容量再生衰减因子，y0为干燥罐中可参与吸附的区间长度，d为干燥罐中吸附床的直径；ps为干燥罐内待干燥空气的设定压力；tc为采集到的吸附剂表面的温度；r为吸附罐的半径；kb为吸附剂表面扩散系数；kh为吸附剂表面的扩散活化能。
本发明的有益效果为：本发明设计了一种用于快速干燥谷物的干燥系统，通过热风对谷物进行循环吹扫，设计了干燥系统的结构，使得谷物可以与热空气接触尽量完全，利用热空气将谷物中的水分吸附带走，再将吸水后的热空气干燥后再次送入干燥仓内对谷物进行吹扫干燥，该系统实现了对谷物的高效干燥，且该干燥系统的能耗低。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的一个优选实施例中的谷物干燥系统的框架结构图；
图2为本发明的一个优选实施例中的谷物干燥系统中的空气干燥系统的原理结构图。
附图标记：
入料口1，干燥仓2，斜铺台3，弹性支撑装置4，筛孔5，鼓风散6，载物车7，橡胶密封帘8，车轮限位桩9，车身抖动板10，排气孔11，吸气孔12，温度传感器13，湿度传感器14，控制系统15，空气干燥系统16，入口过滤器17，预冷器18，蒸发器19，排水过滤器20，储气入口阀21，储气罐22，储气出口阀23，温度调节器24，进气阀25，再生阀26，再生储气罐27，储气电磁阀28，升压阀29，出气阀30，减压阀31，压缩机101，冷凝器102，热力旁通阀103，热力膨胀阀104。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例中，提出了一种用于快速干燥谷物的干燥系统，包括有入料口，用于将谷物送入干燥仓内，所述干燥仓包括有多个交错的斜铺台，斜铺台向下倾斜，斜铺台上设有多个筛孔，用于将谷物铺开并使得谷物从筛孔中缓慢流出，落到下一个斜铺台中；所述斜铺台铰接在干燥仓的左右侧壁，斜铺台与侧壁之间设置有多个弹性支撑装置，用来对斜铺台进行弹性支撑；所述干燥仓还设置有载物车区域，载物车停在载物车区域对上方斜铺台落下的谷物进行收存；所述载物车区域的前后设有橡胶密封帘，用于载物车进出干燥仓，且保证干燥仓的密封；所述干燥仓的右侧壁设置有吸气孔与排气孔，吸气孔将干燥仓内的空气吸入空气干燥系统中，经空气干燥系统干燥后由排气孔再排入干燥仓内。
本实施例中，所述干燥仓底部的载物车区域还设置有车轮限位桩，载物车卡停在车轮限位桩之间，车轮限位桩之间还设置有车身抖动板，用于抖动车身使车内的谷物分布均匀。
本实施例中，所述干燥仓的右侧壁上还设置有温度传感器以及湿度传感器，用于对干燥仓内空气的温湿度进行采集。
本实施例中，所述干燥仓内还设置有温控器，用来对干燥仓内的温度进行调节；还设置有在干燥仓顶部的鼓风扇，用于加快干燥仓内的空气流动。
本实施例中，所述空气干燥系统包括有空压机、前级干燥系统、储气区以及后级干燥系统；所述空压机将干燥仓内的空气通过吸气孔中吸入至前级干燥系统，前级干燥系统通过对进入的空气进行预冷降温，水气冷凝析出来实现前级除湿干燥；将前级除湿干燥后的空气送入储气区储存，所述储气区用来协调前级干燥系统与后级干燥系统处理干燥空气速率的差异；所述后级干燥系统通过吸附剂对储气区中流出的空气进行吸附干燥。
本实施例中，所述经过空压机吸入的空气经过连接阀连接至前级干燥系统，前级干燥系统包括有预冷器、蒸发器以及压缩机；所述前级干燥系统对进入的空气进行前级除湿干燥的具体过程为：空气经过入口过滤器进入到预冷器中，预冷器对空气进行降温预冷，将空气中的大量水蒸气进行冷却凝结为液体，同时也可为后面蒸发器内热交换实现进一步冷却干燥降低干燥负荷；将预冷器处理过后的空气通过管道输送到蒸发器内的冷凝管道中，在冷凝管道外周还设置有制冷剂管道；在蒸发器内，空气放出热量使得液态的制冷剂吸热转变为气态，如此，空气进一步的降温冷却，使得空气中的水分大量凝结出成为液态水；经过蒸发器内的热交换后，低温、低压的制冷剂吸收冷凝管道内的空气的热量而汽化，被压缩机吸走至压缩机气缸，进行压缩成高温高压的制冷剂蒸汽；然后将高温高压的制冷剂蒸汽压至冷凝器内，进行冷却凝结成制冷剂液体，制冷剂液体经过电磁阀送至热力膨胀阀，经过膨胀阀后再次成为低温低压的制冷剂进入蒸发器，还设有热力旁通阀，用于保持系统可以在给定的最低吸气压力下正常工作。
本实施例中，还将冷凝管道冷却后的空气以及凝结的水经过排水过滤器将水排出并对空气进行进一步的过滤。
本实施例中，所述储气区包括有储气罐以及与储气罐相连的进气管道与出气管道；所述进气管道上设置了储气进气阀，出气管道设置有两个，每个出气管道上都设置有储气出气阀。
本实施例中，所述后级干燥系统包括温度调节器、进气阀、再生阀、干燥罐以及减压阀；所述干燥罐根据工作状态分为吸附罐和再生罐；所述温度调节器用于对储气区出来的空气进行温度调节；所述温度调节器通过设有进气阀的管道连接至干燥罐一侧，还通过设有再生阀的另一管道连接至干燥罐一侧；所述干燥罐的另一侧连接有减压阀，用于对干燥罐内部进行泄压。
本实施例中，所述储气罐的两个出气管道都连接有与各自对应的温度调节器；所诉储气罐的一出气管道经过对应的温度调节器通过设有进气阀的管道连接至干燥罐；所述储气罐的另一出气管道经过对应的温度调节器通过设有再生阀的管道连接至干燥罐。
本实施例中，所述干燥罐的一侧还设置有再生储气罐，再生储气罐通过储气电磁阀连接至干燥罐；干燥罐内设置有空气温湿度监测器，用于对罐内的空气进行实时监控，依据监控结果合理的调节后级干燥系统的各电磁阀；还设置有压强调节装置，用于对罐内的气压进行调节。
本实施例中，所述用于快速干燥谷物的干燥系统还包括：用于根据干燥仓内温度传感器以及湿度传感器采集到的温湿度对空气干燥系统进行控制的控制器；所述控制器包括功率控制模块、温压调节模块以及吸附容量确定模块；所述功率控制模块用于根据监测的前级恒功率运行的功率值以及设定的前后级能耗比，来动态的确定后级干燥系统所耗的功率；所述温压调节模块用于计算吸附罐对应温度调节器所耗功率以及吸附罐内压强调节所耗功率的比值，进而实现对后级干燥系统所耗功率的合理分配，来调节吸附罐内的气体温度以及压强；所述吸附容量确定模块用于对工作状态为再生的干燥罐再生完成转变为吸附状态的干燥罐后，对应干燥罐吸附容量的确定。
本实施例中，本实施例中，以下关于上下的描述并不对本发明构成限制，仅仅表示图2中空气干燥系统中组成部件的上下关系；如“上进气阀”仅表示位于图像2上方的进气阀；干燥罐工作时，以图中上面的干燥罐处于吸附干燥状态，为吸附罐；下面的干燥罐处于再生脱水状态，为再生罐。
本实施例中，经过温度调节器调节后的空气通过上进气阀进入吸附罐；所述吸附罐的气压被调节至设定气压后，吸附罐内的吸附剂对进入的空气进行吸附干燥，此时，吸附罐对应的上再生阀、上储气电磁阀关闭，升压阀以及减压阀也关闭，打开与吸附罐对应的上出气阀，由出气阀排出。
本实施例中，所述吸附罐中吸附剂吸附水分近饱和后，对空气的吸附效果降低，当通过温湿度监测器可检测到空气的干燥效果逐渐降低，当干燥后的湿度达到一设定值，干燥罐由吸附罐转变为再生罐，准备再生；此时，下再生罐已再生完成转变为吸附罐。
本实施例中，空气干燥系统采用前级干燥系统以及后级干燥系统的两级干燥模式，前级为冷冻式干燥，由于两级之间设置了可以调节前后级干燥系统处理速率差异的储气区，故设置前级干燥系统为恒功率运行，对刚进入空气干燥系统的气体进行前级干燥，故依据前级干燥系统功率以及前后级功耗比，所述功率控制模块即可确定后级干燥系统所耗的功率；确定后级干燥系统所耗功率的计算公式为：
式中，u为前后级干燥的功耗比，pq为在单位时间内前级干燥系统单位时间所耗功率；ph为单位时间内后级干燥系统所耗的功率；c0为一次干燥过程中输入前级干燥系统中空气的初始湿度，cqve为同次干燥过程经过前级干燥系统后干燥空气的平均湿度；chav为经过后级吸附干燥过程处理后，吸附干燥后空气的平均估计湿度；ρs为吸附干燥后排出的平均空气密度的先验设定值；ρ0为未经吸附干燥的从储气罐流出的空气的密度；v为吸附罐内的容积；v为后级吸附干燥的设定处理速率。
本优选实施例中，功率控制模块获取气体流量的湿度、密度以及每次前级干燥系统单位时间所耗功率，短时间动态的确定后级干燥系统的功率；设计了后级干燥系统所耗功率的计算公式，通过选用前后级干燥功耗比合理的情况下，通过前级干燥系统所耗的功率，动态确定后级吸附干燥所耗的功率，通过如此设计来实现降低能耗。
本实施例中，所述吸附罐在对空气进行吸附干燥时，为得到较佳的吸附效果，需要对吸附罐中的空气的温度以及压强进行调节，使得空气温度与压强控制在恰当的数值上。对吸附罐中空气的温度调节是通过温度调节器实现，对压强进行调节是通过压强调节装置来实现。通过温压调节模块计算出吸附罐对应温度调节器所耗功率以及吸附罐内压强调节所耗功率的比值；通过计算得到的比值即可对上述计算得到的后级干燥系统所耗功率进行分配，用以调节所述的气温以及气压；所述吸附罐对应温度调节器所耗功率以及吸附罐内压强调节所耗功率的比值的计算公式为：
式中，δ为吸附罐对应温度调节器所耗功率以及吸附罐内压强调节所耗功率的比值；β为吸附罐温压调节所耗功率占后级干燥系统所耗全部功率的百分比值；γi为第i次的吸附容量对于吸附温度、压强的适应因子；ri为第i次的吸附容量；r0为吸附剂的起始吸附容量；p为压强调节因子；m为设定温度下标准大气压下的空气中含水气的密度；mi为第i次的固定温度下，标准大气压时吸附条件下空气中含水气的密度；ki为第i次的固定温度下，调节压强吸附条件下使得吸附质空气中含水气的密度达到饱和时对应的密度；t为温度调节因子；tb为在固定压强的条件下，调节温度使得吸附质空气中含水气的密度达到饱和时对应的温度；t0为在固定压强的条件下，温度未经调整时进行吸附的初始温度值。
本优选实施例中，设计了吸附罐对应的控制温度的温度调节器所耗功率与吸附罐中压强调节所耗功率之间的功率比值，实现了对计算得到的后级吸附干燥系统耗能值的分配，综合考虑到了吸附容量变化、温度以及压强对吸附剂吸收空气中水分的能力的影响，通过按上述计算的比值分配，可使得吸附式干燥达到比较好的效果。
本实施例中，所述再生罐再生的过程为：
(1)加热再生：打开再生罐对应的减压阀，其他与上再生罐连接的阀门都关闭；通过减压阀将上再生罐内的气压降至大气压；然后将储气罐中的空气经过上储气出气阀，送入温度调节器内加热，形成再生空气；此时再生空气含水量小，且空气温度较高，其容纳水气能力较强；打开上再生阀，将再生空气通入气压为大气压的再生罐，再生空气的高温将吸附剂中的水分蒸发带走，经上减压阀排出后级干燥系统外；再生罐内的温湿度检测器对再生空气的湿度进行实时监测，罐内的再生空气的湿度先变大后减小，一旦再生空气的湿度减小到合适的设定值时，加热再生过程即结束，此时关闭上再生阀以及上减压阀；
(2)吹扫再生：将升压阀以及上再生罐的储气电磁阀打开，将下吸附罐干燥后的空气通过升压阀送至上再生罐中，通过少量的已经干燥的空气从罐底到罐顶，对再生罐进行逆流冷却以及吹扫再生，对吸附剂进行吹扫再生后的干燥空气的含水量又少量增多；此时，储气电磁阀也打开，将含水量增多后的干燥空气进行抽取进入再生储气罐进行储存，并关闭储气电磁阀；此时，上再生罐进行压力恢复至系统工作压力，进入待吸附工作状态，等待控制器发出指令从而转为吸附工作状态，再次转变为吸附罐；待该吸附罐进行吸附干燥时，即可将再生储气罐中的气体排出进行干燥。
(3)再生完成：待下吸附罐吸附充分后，控制器再次发出切换信号，将下吸附罐转变为下再生罐，而上再生罐再次转变为上吸附罐，完成一次工作状态的循环。每完成一次工作状态的循环，则将空压机与空气干燥系统停止工作一段时间，待干燥仓内的空气对谷物上的水分进行充分吸收；待一段时间过后，再次启动空压机，开始下一次的吸附干燥，经过多次如此的循环，干燥罐吸附再生即可对干燥仓内的谷物不断的干燥。
本实施例中，考虑到再生罐进行再生后的吸附残留的影响导致的吸附剂的吸附容量减小；通过对干燥罐工作状态切换次数记录，并通过传感器对吸附罐内的吸附剂的温度以及空气在吸附罐中的压力进行测量采集；经过第k次再生转变成吸附罐后，吸附罐第k+1次吸附的吸附容量通过吸附容量确定模块计算确定，其计算公式为：
式中，xn+1为第n次再生后吸附罐第n+1次吸附时的吸附容量；xn为吸附罐第n次吸附的吸附容量；s为吸附容量再生衰减因子，y0为干燥罐中可参与吸附的区间长度，d为干燥罐中吸附床的直径；ps为干燥罐内待干燥空气的设定压力；tc为采集到的吸附剂表面的温度；r为吸附罐的半径；kb为吸附剂表面扩散系数；kh为吸附剂表面的扩散活化能。
本实施例中，通过上述获取的吸附容量即可确定下一次吸附干燥区可干燥处理的空气总量，通过处理的空气量调节储气出口阀，控制空气的流量，对计算出来的可处理空气量进行吸附干燥。
本优选实施例中，考虑到吸附剂的吸附容量的衰减，以及吸附剂在再生过程中吸附剂扩散能力以及吸附床尺寸和吸附温度与压强的影响，在经过多次测试工作，设计了再生后的吸附容量的估计公式，可准确的估计出下一次再生后的吸附罐的吸附容量，控制吸附罐中的吸附工作量，即可延长吸附剂的使用寿命。
本优选实施例中，设计了一种用于快速干燥谷物的干燥系统，通过热风对谷物进行循环吹扫，设计了干燥系统的结构，使得谷物可以与热空气接触尽量完全，利用热空气将谷物中的水分吸附带走，再将吸水后的热空气干燥后再次送入干燥仓内对谷物进行吹扫干燥，该系统实现了对谷物的高效干燥，且该干燥系统的能耗低。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。