高效节能的粮食烘干机及烘干方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效节能的粮食烘干机及烘干方法，其烘干机采用空气能热泵提供的全新热源设计，它包括空气能除湿热泵、主房体、副房体、热交换器、风机、智能控制仪、电磁阀、温湿度感应器、堆床、除湿机构和仓门；智能控制仪通过温湿度传感器传输获得监测到的房内多点平均温湿度信号，各电磁阀与智能控制仪电连接，实现烘干机的智能化作业。采用该高效节能的粮食烘干机及烘干方法烘烤粮食具有高效、节能、操作智能化、粮食品质好的特点。
【专利说明】高效节能的粮食烘干机及烘干方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农作物的烘干设备和烘干方法，具体涉及谷物类粮食的烘干设备和烘干方法。
【背景技术】
[0002]我国是粮食生产大国和销费大国，年生产粮食6亿吨。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输、加工等过程中的损失高达15%，远超联合国粮农组织规定的5%标准。在这些损失中，因气候原因，谷物来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食高达5%，若按年产6亿吨粮食计算，相当于每年有3000万吨粮食损失于烘干上。由此可见，粮食烘干机械化比田间作业机械化更为重要，它是粮食丰产、丰收的重要保障条件。
[0003]受传统观念和粮食烘干成本影响，我国现有粮食收获后的烘干方式普遍采取阳光曝晒的方法，该方法存在效率低和得率低的缺陷，为改变这一状况，一些大型粮库及少数种粮大户采用机械烘干。我国现有粮食烘干机大部份是燃料式烘干机，也有少量电热式烘干机，它们通过燃烧燃料或通过电能来获得烘干热源，存在产量低、种类少，能耗高、自动化程度低的缺陷。而适合农机专业户、种粮大户及村组使用的中小型多功能干燥机以及适合国储库及大型粮食加工企业的大型、超大型粮食烘干机更是严重缺乏。
[0004]专利号ZL200720112489.7公开了一种空气源烘干机，它以热泵系统作为主加热热源，电热棒作为辅助加热热源，通过热泵系统吸取周围空气的自然热能，对放置于滚筒中的衣物进行烘干，通过滚筒的转动，大大提高干燥效率，快速干燥衣物。存在的问题是:该烘干机的滚筒结构只适宜对衣物进行烘干，而不适用于颗粒状的粮食烘干。
[0005]专利号ZL200920052007.2公开了一种空气源高温热泵烘干机，该烘干机由低温热泵系统和高温热泵系统组成，第一翅片蒸发器和第二翅片蒸发器构成逐级降温系统，第一翅片冷凝器和第二翅片冷凝器构成逐级加热升温系统，来自烘干室的湿热气体经第二翅片蒸发器和第一翅片蒸发器的逐级降温后排放到环境空气中，外界空气经第一翅片冷凝器和第二翅片冷凝器逐级加热升温后进入烘干室，使烘干室内的烘干物品得到快速烘干。存在的缺陷是:该烘干机热气流只在烘干室内简单的循环，烘干室内没有设计放置粮食的机构，假如用此烘干机来烘干粮食，无法解决粮食烘干的均匀性及烘干过程的排水排湿问题，粮食烘干过程大量的水无处排放，难以使粮食烘干达到理想状态；再则，两级热泵加热系统大幅增加烘干机的造价，必然增加粮食烘干成本，难以实现粮食烘干的经济性。
[0006]专利号ZL200920090824.7公开了一种适于衣物、食品、药品、烟草等物品烘干的分体式空气能烘干机，该烘干机工作时，冷媒从压缩机输出后进入换热器，在换热器的作用下温度升高，烘干箱内的风机不断将风源吹向换热器，并通过换热器向外界送出，被释放后的低温冷媒经过电磁阀进入空调机，并在压缩机的作用下实施循环运动，当需要冷气时，打开空调机即可释放冷气。该烘干机虽然采用了智能化温度控制，但同样没有设计粮食放置平台及均温装置，无法解决粮食均匀烘干及排水排湿问题，无法适用于高水分的粮食的烘干，只能满足衣物、食品、药品、烟草等物品的烘干。
[0007]专利号201120091467.3公开了一种散热片平行设置的热能回收烘干机，它利用轴流风机将外界空气送入冷气流通道，经左置散热管及电加热器加热后通入烘干室烘干衣物，之后经右置散热管进行热能回收后返流回环境中；烘干过程中，烘干机的传动机构将烘干室作一定速度的转动，使烘干的衣物在热气流中不断转变烘干部位，达到快速烘干的效果。该烘干机是专为烘干衣服设计的，显然，其转筒机构无法实现对颗粒状粮食的放置，更无法实现对粮食的烘干。
[0008]专利号ZL201120466881.8公开了一种高效的空气能和太阳能复合烟草烘干机，它在工作时，通过烘干主机发热和太阳能发热板发热两个供热渠道供热，当通过烘干主机发热时，热能通过连接管传导给传热区；当通过太阳能发热板发热时，太阳能发热板发的热通过风机和供热管将热空气导入传热区；循环风机将传热区的热空气吹入烘干区循环，烘干过程产生的湿气由排湿口百叶窗排出，利用余热回收档板将排湿口排出的热能回收利用，将热能转换成热空气循环。该烘干机是专为烟叶烘干设计的，烘干室的结构是专门设计用于烟叶烘干的，同样无法解决粮食烘干的均匀性及排水排湿问题，显然无法满足粮食烘干的要求。
[0009]此前本 申请人:申请的专利申请号201310183830.8公开了一种多用途拼装式烤房，其烤房由空气能热泵提供热源，通过循环风机将热气流自上而下在密封的烤房内循环，烘烤过程产生的湿气由下风口排出，通过控制器按制过下风口的换向阀使热气流返回加热室，经加热器加热后从上风口送入烤房；在烤房的送风口和上风口设置测温仪，通过控制器控制烤房内温度。通过应用热泵的制冷功能，向烤房内通入冷气，以保鲜烤房内物品。该多用途拼装式烤房虽然可用于粮食烘干，但存在以下问题:一是只在烤房顶部设置一处测温仪测控房内温度，鉴于房体的高度尺寸较大，造成烘房室内温差大，无法获得均匀的粮食烘干质量；二是烤房内没有设置粮食放置平台，粮食只能堆放于烤房底部，无法解决粮食烘干过程的排水排湿问题；三是控制器只是简单的数字仪表，无法使烘干过程实现智能化控制，无法使谷物类粮食烘干过程实现缓苏，不能保证粮种的发芽率。
[0010]综上，现有的燃料式和电热粮食烘干机存在许多问题，使得粮食烘干机难以推广，主要问题综合如下:
一是前述粮食烘干机无法根据粮食植物细胞学结构制定最佳的烘干工艺，造成烘干温度不均匀，影响烘干效果，降低粮食品质。燃料式粮食烘干机是通过燃烧燃料产生热蒸汽来提供热源的，蒸汽的温度处于不可控状态，总是在100 - 120°C范围，烘干过程温差很大，使得烘干的粮食表面和中心部位的湿度差异大，难以达到均匀的烘干效果，此外蒸汽烘干易造成表层的粮食在超温状态烘干，粮食的植物细胞结构易遭到破坏，产生爆腰现象，降低粮种的发芽率，使粮食的烘干质量难以达到最佳状态；电加热烘干方式由于是利用电阻丝的发热来提供热源的，电热丝发热温度更高，粮食的烘干温差更大，影响粮食的烘干效果更加显著。
[0011]二是烘干成本高。由于燃料及电力的价格昂贵，使得粮食烘干成本高达0.3 —
0.4元/千克，过高的烘干成本难以在农业生产中推广应用。
[0012]三是烘干作业效率低。由于温度的不可控性，使粮食烘干过程难以实现智能化作业。
【发明内容】
[0013]本发明的目的一是根据粮食特性和烘干要求，提供一种高效、节能、操作智能化、粮食品质好的粮食烘干机及烘干方法。
[0014]为实现以上目的，本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法，其烘干机采用空气能热泵提供的全新热源设计，它包括空气能除湿热泵、由烘干室和送风室组成的主房体、带弹簧补风门的副房体、热交换器、安装在送风室内的风机、安装在房体上的智能控制仪、电磁阀、温湿度感应器、设在烘干室内的堆床、堆床下方的除湿机构和设在主房体侧端的仓门；所述热交换器安装在副房体上，除湿热泵的两条输出管与热交换器连接；所述主房体的送风室侧面安装有检修门；所述烘干室和送风室之间的隔板上设第一上风口、第二上风口和下风口，第一上风口和第二上风口位于堆床上方，下风口位于堆床与除湿机构之间；所述电磁阀包括上电磁阀、下电磁阀、左电磁阀和右电磁阀，上电磁阀和左电磁阀通过管道串联，管道上端接第一上风口，下端接下风口，在上电磁阀和左电磁阀之间通过三通与风机连接，右电磁阀和下电磁阀通过管道串联，管道上端接第二上风口，下端接下风口，右电磁阀和下电磁阀之间通过三通和管道连接至副房体；所述温湿度传感器设有多个并安装在烘干室内，智能控制仪通过温湿度传感器传输获得监测到的房内多点平均温湿度信号，各电磁阀与智能控制仪电连接，实现烘干机的智能化作业。
[0015]所述副房体用带开孔的隔板分隔成加热室和连接室，两室通过开孔连通，加热室和连接室上面各安装了一个弹簧补风门；热交换器安装在隔板上。
[0016]所述下电磁阀通向副房体加热室的管道上设有旋风汽水分离器。
[0017]所述温湿度传感器安装在主房体烘干室的侧面共有六个呈两排均匀布置。
[0018]所述堆床的工作面由四层结构组成，从最底层到面层依次为角钢拼焊的受力结构、扁钢制作的网格结构、平铺钢丝网结构和放置粮食的筛网层；在保证堆床透气的同时，能充分防止烘干的粮食不掉落堆床底部。
[0019]所述除湿机构连接在堆床的底部，沿堆床四周围成一个浅漏斗状密封结构，它包括浅漏斗、安装在浅漏斗中间部位的排水阀、设在排水阀外的排水阀保护罩和放置在浅漏斗上高度为5 - 20厘米的吸湿剂；所述吸湿剂是平均粒径为Φ0.5 - 5mm的碳分子筛、石英砂、活性碳粉、河砂、海砂、硅胶当中的任意一种或两种以上的组合，也可以是具有吸湿功能的其他材料。
[0020]所述主房体烘干室还设有观察窗。
[0021]所述烘干室的中部顶棚上设有均流装置，它包括设有多个均匀分布的通孔的均流孔板，通孔面积与实板面积近于相等，通过弹簧限位结构把均流孔板安装在主房体烘干室的中部顶棚上，与烘干室两侧面留有适当的间隙，底边紧贴粮食表面，把烘干室分隔成两个近似相等的空间；弹簧限位结构使均流孔板在不用时能够折叠收起。
[0022]所述主房体侧端的仓门旁设有离心式砂泵机构，它包括砂泵托架和安装在其上的带进料管和出料管的离心式砂泵，通过另接电源及开关控制砂泵的启动与关闭完成堆床上粮食的装卸。
[0023]上述高效节能的粮食烘干机具有以下特点:
(I)温湿度传感器应用。通过应用温湿度传感器将监测到房内多点平均温湿度信号传输至智能控制仪，各电磁阀与智能控制仪电连接，实现烘干机的智能化作业，对房内不同温湿度状态采用不同的烘干制度，以实施不同的烘干方式、温度和时间，保持粮食尤其是粮种原有的植物细胞结构，确保粮食烘干质量。
[0024](2)正流烘干和反流烘干功能。工作时，由智能控制仪自动控制。当系统为正流烘干作业时，开启上阀和下阀，关闭左阀和右阀，热气流经上阀从第一上风口进入房内，经过均流装置将热气流平均分配至烘干房各部位，随着热气流压力的增加，热气流穿透粮食层，热湿气经吸湿剂吸收冷疑成水后，由排水阀排至房外，热气流再由下风口经右阀和旋风汽水分离器除湿后，返回至加热室，由热交换器加热后重新返回烘房内；当系统为反流烘干时，智能控制仪自动开启左阀和右阀，关闭上阀和下阀，热气流由下风口进入房体，进入粮食下部的吸湿剂间隙处后，随着气压的增大自下而上穿过粮食层，再由第二上风口经右阀、旋风汽水分离器返回加热室，重新加热后再送入烘干房内，以节约能耗。粮食烘干过程通过正反流烘干交替互换，在提高烘干工作效率的同时，提高了粮食烘干的均匀性，在提高粮食烘干质量的同时有效降低烘干成本。
[0025](3)均流装置。均流孔板上设有多个均匀分布的通孔，应用弹簧限位结构，使均流孔板在不用时能够折叠收起，不妨碍粮食进出仓作业。均流孔板起到热气流的分流作用。工作时，拉下均流孔板，通过限位块将均流孔板位置固定，当热气流送达均流孔板时，约一半的气流从均流孔板的孔中穿过，另外一半的热气流被阻档返流，实现均流孔板的热气流分流作用。随着烘干室热气流压力的增大，热气流穿过粮食层返回副房体加热室，由于热气流在第一时间充填烘干室，使烘干室内各处温度均匀一致，从而保证了粮食烘干的均匀性。
[0026](4)粮食堆床。堆床的工作面由四层结构组成，在保证堆床透气的同时，能充分防止烘干的粮食不掉落堆床底部，并通过对堆床实施分隔后便于不同粮食的分辨，也便于不同粮食的进出仓作业。
[0027](5)采用多级排水除湿系统使除湿更彻底。一是在堆床下面设置除湿机构并铺设吸湿剂；二是在热气流的回路上设置旋风汽水分离器，对返流的热湿气流进行除湿，除去的水分通过管道排向房外；三是选用具有除湿功能的热泵对经过前两道除湿后的热湿气体进行除湿。
[0028](6)弹簧补风门:当加热室的压力低于大气压时需要补充空气，在压差的作用下，弹簧补风门自动开启补风；当不需要补风时，弹簧补风门在弹簧力的作用下自动关闭。
[0029](7)离心式砂泵机构。配备合适的离心式砂泵，当砂泵的出料管经仓门置于主房体烘干室时，启动砂泵即往堆床上堆放粮食，当砂泵的进料管经仓门置于烘干室内时，启动砂泵即是往主房体外输送粮食，大大降低人工作业强度，提高粮食进出仓效率。
[0030]本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法，其烘干方法采用以下技术方案: 在智能控制仪中输入根据烘干房内温湿度信息执行的烘干程序，智能控制仪根据温湿
度传感器提供的温湿度信息执行烘干作业程序；粮食烘干按加热、水分汽化、缓苏和冷却四个阶段进行；加热阶段的主要任务是除水，利用吸湿剂吸收热湿汽中的水分并将其冷凝成液态水排出；水分汽化阶段的主要任务是在前阶段除水的基础上，继续除去粮食烘干过程产生的水汽，将剩余的水汽化后通过吸湿剂和旋风汽水分离器除去；缓苏阶段的主要任务是将粮食内部的水分在不破坏植物细胞结构的情况下析出到粮食表面，继而将水分汽化排出；冷却阶段的任务是将烘干好的粮食经过通风冷却至室温；各阶段粮食烘干的工艺参数如下:
(O加热:在烘干房内温度为室温?40°c的温度下，采用正流烘干的方法进行烘干；当粮食堆放高度为下列值时，采取相应的烘干时间如下:
当粮食堆放高度为100 - 200mm时，烘干时间为50 — 90min ；
当粮食堆放高度为200 - 400mm时，烘干时间为90 — IOOmin ；
当粮食堆放高度为400 - 500mm时，烘干时间为100 — 150min ；
当粮食堆放高度为500 - 600mm时，烘干时间为150 — 200min ；
当粮食堆放高度为600 - 700mm时，烘干时间为200 — 240min ；
(2)水分汽化:控制烘干温度为35- 40°C，湿度控制50 - 80%，各粮食堆放高度下的烘干工艺如下:
当粮食堆放高度为100 - 200mm时，采取正流烘干10 — 20min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行2次；
当粮食堆放高度为200 - 400mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行2次；
当粮食堆放高度为400 - 500mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行3次；
当粮食堆放高度为500 - 600mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行5次；
当粮食堆放高度为600 - 700mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行8次；
(3)缓苏:控制烘干温度为15- 35°C，湿度控制< 50%，各粮食堆放高度下的烘干工艺如下:
当粮食堆放高度为100 - 200mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min ；当粮食堆放高度为200 - 400mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行2次；
当粮食堆放高度为400 - 500mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行3次；
当粮食堆放高度为500 - 600mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行4次；
当粮食堆放高度为600 - 700mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行5次；
(4)冷却:湿度控制<30%，向房内通入干燥的冷空气，各粮食堆放高度下的冷却工艺如下:
当粮食堆放高度为100 - 200mm时，采取正、反流各冷却IOmin ；
当粮食堆放高度为200 - 400mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin，正、反流冷却反复执行2次；
当粮食堆放高度为400 - 500mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin，正、反流冷却反复执行3次；
当粮食堆放高度为500 - 600mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin，正、反流烘干反复执行4次；
当粮食堆放高度为600 - 700mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却20min，正、反流烘干反复执行5次；
采用上述烘干方法烘干的粮食，其技术指标符合相关国家标准要求，主要技术性能指标如下:
⑴干燥能力≥1.0 — 5.09^/11#)单位耗电量≤0.51^.11/1^0120) 干燥不均匀度(1.0% ;⑷爆腰率增加值≤3.0% ;(5)破碎率增值≤0.5% ;(6)种子的发芽率不得降低；(7)当环境温度≤O0C时，出机谷物温度为≤S0C ;当环境温度> O0C时，出机谷物温度≤环境温度+8°C ;(8)工作场所粉尘浓度≤10mg/m3 ;工作噪声≤85dB(A)。
[0031]本发明具有以下效果:
①高效:平均每吨稻谷烘干时间仅为40 - 60分钟。
[0032]②节能:应用本发明烘干机，单位耗电量仅0.41 - 0.43 kff.h/kg (H2O)。 ③烘干成本低:据实际测算，稻谷的单位烘干成本仅为0.05 一 0.06元/kg，远低于燃料式粮食烘干机。
[0033]④智能化程度高，能根据烘房内温湿度情况智能化调节烘干方法；进出仓粮食采用砂泵机械作业，操作简单，人工作业强度低。
[0034]⑤保持粮食的原生态植物细胞结构，种子发芽率不降低。
[0035]⑥使用空气能清洁能源，工作噪音低，不污染环境。
[0036]⑦体积小、不占地、随烘随走，不用建造专门的烘干房。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法之烘干机结构主剖视示意图；
图2是图1中A向示意图。
[0038]附图标记:除湿热泵1、智能控制仪2、热交换器3、弹簧补风门4、风机5、左电磁阀
6、上电磁阀7、右电磁阀8、第一上风口 9、第二上风口 10、主房体11、均流装置12、粮食13、温湿度传感器14、仓门15、砂泵出料管16、砂泵进料管17、离心式砂泵18、砂泵托架19、堆床20、除湿剂21、排水阀22、排水阀保护罩23、下电磁阀24、旋风汽水分离器25、热泵托架26、下风口 27、副房体28。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法作进一步详细说明。
[0040]图f图2所示本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法，其烘干机采用空气能热泵提供的全新热源设计，它包括空气能除湿热泵1、由烘干室和送风室组成的主房体11、带弹簧补风门4的副房体28、热交换器3、安装在送风室内的风机5、安装在房体上的智能控制仪2、电磁阀、温湿度感应器14、设在烘干室内的堆床20、堆床下方的除湿机构和设在主房体侧端的仓门15 ;所述副房体用带开孔的隔板分隔成加热室和连接室，两室通过开孔连通，加热室和连接室上面各安装了一个弹簧补风门4，热交换器3安装在隔板上；除湿热泵I的两条输出管与热交换器3连接；安装在热泵托架26上的除湿热泵I位于副房体下方；所述主房体的送风室侧面安装有检修门；所述烘干室和送风室之间的隔板上设第一上风口
9、第二上风口 10和下风口 27，第一上风口 9和第二上风口 10位于堆床20上方，下风口 27位于堆床20与除湿机构之间，主房体烘干室还设有观察窗；所述电磁阀包括上电磁阀7、下电磁阀24、左电磁阀6和右电磁阀8，上电磁阀7和左电磁阀6通过管道串联，管道上端接第一上风口 9，下端接下风口 27，在上电磁阀7和左电磁阀6之间通过三通与风机5连接，右电磁阀8和下电磁阀24通过管道串联，管道上端接第二上风口 10，下端接下风口 27，右电磁阀8和下电磁阀24之间通过三通和管道经旋风汽水分离器25后连接至副房体加热室；所述温湿度传感器14安装在主房体烘干室的侧面共有六个呈两排均匀布置，智能控制仪2通过温湿度传感器14传输获得监测到的房内多点平均温湿度信号，各电磁阀与智能控制仪2电连接，实现烘干机的智能化作业；所述堆床的工作面由四层结构组成，从最底层到面层依次为角钢拼焊的受力结构、扁钢制作的网格结构、平铺钢丝网结构和放置粮食的筛网层；在保证堆床透气的同时，能充分防止烘干的粮食不掉落堆床底部；所述除湿机构连接在堆床的底部，沿堆床四周围成一个浅漏斗状密封结构，它包括浅漏斗、安装在浅漏斗中间部位的排水阀、设在排水阀外的排水阀保护罩和放置在浅漏斗上高度为5 - 20厘米的吸湿剂；所述吸湿剂是平均粒径为Φ0.5 - 5mm的碳分子筛、石英砂、活性碳粉、河砂、海砂、硅胶当中的任意一种或两种以上的组合，也可以是具有吸湿功能的其他材料；所述烘干室的中部顶棚上设有均流装置12，它包括设有多个均匀分布的圆形或方形通孔的均流孔板，通孔面积与实板面积相等，通过弹簧限位结构把均流孔板安装主房体烘干室的中部顶棚上，与烘干室两侧面留有适当的间隙，底边紧贴粮食表面，把烘干室分隔成两个近似相等的空间，弹簧限位结构使均流孔板在不用时能够折叠收起；所述主房体侧端的仓门15旁设有离心式砂泵机构，它包括砂泵托架19和安装在其上的带进料管17和出料管16的离心式砂泵18，通过另接电源及开关控制砂泵18的启动与关闭完成堆床上粮食13的装卸。
[0041]主要部件制作方法和功能如下:
(O除湿热泵1:选用具有除湿功能的热泵，与智能控制仪2电联接。
[0042](2)智能控制仪2:根据烘干工艺输入程序，按照监测到房内温湿度信息自动调节烘干制度(方式、温度和时间)。
[0043](3)热交换器3:起到热交换作用，为烘房提供热气流。
[0044](4)弹簧补风门4:当加热室需要补充冷空气时，弹簧补风门在室内负压作用下向内自动开启补风，当不需要补风时在弹簧力的作用下自动关闭。
[0045](5)风机5:选用轴流式风机，风机电机采用变频调速电机，工作时能根据房内温度自动调节输送风量，与智能控制仪电联接。
[0046](6)电磁阀:与智能控制仪电联接，开启和关闭由智能控制仪自动控制。
[0047](7)温湿度感应器14:与智能控制仪2电联接，将感应到的房内温湿度信息传输至智能控制仪2。
[0048](8)均流装置12:由均流孔板、弹簧和限位块构成。均流孔板用钢板制成烤漆处理，其中孔可以是圆形、四方形或其他形状的孔，孔面积占总面积的50%。
[0049](9)离心式砂泵18:选用离心式砂泵，用于谷物类粮食的进出仓作业，以减轻粮食进出仓作业人工劳动强度。
[0050](10)堆床20:承力结构由角钢制成，承载堆放粮食的重量；与角钢结构紧贴的一层为扁钢网格结构，其方格孔尺寸为10X10厘米(或是根据需要的其他尺寸);与扁钢结构紧贴的一层为钢丝网结构，选购合适孔格尺寸的钢丝网；与钢丝网紧贴的是筛网结构，选购目孔尺寸小于谷物类粮食的筛网或滤布，防止粮食落入堆床下部。
[0051](11)除湿机构:排水除湿机构是堆床下部用钢板制成的装有除湿剂的半包围结构，底部制成浅漏斗状，在漏斗的底端开孔并安装了排水阀22。吸湿剂21是平均粒径为Φ0.5 - 5mm的碳分子筛、石英砂、活性碳粉、河砂、海砂、硅胶等颗粒状材料；
(12)除湿剂21:用于排水除湿的颗粒状物质，可以是平均粒径为Φ0.5 - 5mm的碳分子筛、石英砂、活性碳粉、河砂、海砂、硅胶等，除湿剂21的高度为5 - 20cm。
[0052](13)旋风汽水分离器25:在湿热气流的带动下，内部叶片快速旋转形成离心力，使湿气中的水分在内壁上冷却沉降形成液态水，当汽水分离器积水达一定量时，自动打开阀门排水，排水完毕后阀门自动关闭，积水从分离器下部的排水管引出向烘房外排放。
[0053]本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法，其烘干方法采用以下技术方案: 在智能控制仪2中输入根据烘干房内温湿度信息执行的烘干程序，智能控制仪2根据
温湿度传感器14提供的温湿度信息执行烘干作业程序；粮食烘干按加热、水分汽化、缓苏和冷却四个阶段进行；加热阶段的主要任务是除水，利用吸湿剂21吸收热湿汽中的水分并将其冷凝成液态水排出；水分汽化阶段的主要任务是在前阶段除水的基础上，继续除去粮食烘干过程产生的水汽，将剩余的水汽化后通过吸湿剂21和旋风汽水分离器25除去；缓苏阶段的主要任务是将粮食内部的水分在不破坏植物细胞结构的情况下析出到粮食表面，继而将水分汽化排出；冷却阶段的任务是将烘干好的粮食经过通风冷却至室温。
[0054]以下五个实施例详细说明了不同种类粮食各阶段烘干的工艺参数:
(I)早稻谷烘干实施例
对刚收获的早稻稻谷(含水量28%)实施烘干。应用本发明粮食烘干机的砂泵将早稻谷均匀堆放在粮食烘干机堆床上，堆放高度50cm，按照堆放高度对应的烘干工艺，在智能控制仪中找到相应程序执行，采用下表所列的烘干方法:
加热:在房内温度为25°C的温度下，采用正流烘干100 min的方法进行烘干。
[0055]水分汽化:控制烘干温度为35°C，湿度控制80%。采取正流烘干20min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行3次。
[0056]缓苏:控制烘干温度为15°C，湿度控制50%。采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行3次。
[0057]冷却:湿度控制30%，向房内通入干燥的冷空气。取正流冷却IOmin后，采用反流冷却IOmin,正、反流冷却反复执行3次。
[0058]对烘干的早稻谷进行检验，技术指标如下:(1)干燥不均匀度2.7% ;⑵爆腰率增加值1.4% ;⑶破碎率增值0.6% ;⑷烘干后稻谷含水量15.4% ;水分、干燥不均匀度不符合国家标准GB1350-2009《稻谷》要求。
[0059]烘干机作业过程技术性能如下:⑴单位耗电量0.38 kw.h/kg (H2O) ；(2)工作噪声55 dB(A) #)稻谷出机温度28°C ;(4)工作场所粉尘浓度8 mg/m3。
[0060](2)早稻谷烘干实施例
对刚收获的早稻稻谷(含水量26%)实施烘干。应用本发明粮食烘干机的砂泵将早稻谷均匀堆放在粮食烘干机堆床上，堆放高度50cm，按照堆放高度对应的烘干工艺，在智能控制仪中找到相应程序执行，采用下表所列的烘干方法:
加热:在房内温度为40°C的温度下，采用正流烘干150 min的方法进行烘干。
[0061]水分汽化:控制烘干温度为40°C，湿度控制50%。采取正流烘干30 min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行3次。
[0062]缓苏:控制烘干温度为35°C，湿度控制50%。采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行3次。
[0063]冷却:湿度控制30%，向房内通入干燥的冷空气。取正流冷却IOmin后，采用反流冷却IOmin,正、反流冷却反复执行3次。
[0064]对烘干的早稻谷进行检验，技术指标如下:(1)干燥不均匀度1.2% ;⑵爆腰率增加值3.4% #)破碎率增加值1.35% ;⑷烘干后谷物含水量13.4% ;稻谷的干燥不均匀度、爆腰率增加值、破碎率增值不符合国家标准GB1350-2009《稻谷》要求。
[0065]烘干机作业过程技术性能如下:⑴单位耗电量0.68 kw.h/kg (H2O) ；(2)工作噪声75 dB(A) #)稻谷出机温度35°C ;(4)工作场所粉尘浓度10 mg/m3。
[0066](3)早稻谷烘干实施例
对刚收获的早稻稻谷(含水量24%)实施烘干。应用本发明粮食烘干机的砂泵将早稻谷均匀堆放在粮食烘干机堆床上，堆放高度50cm，按照堆放高度对应的烘干工艺，在智能控制仪中找到相应程序执行，采用下表所列的烘干方法:
加热:在房内温度为35°C的温度下，采用正流烘干120 min的方法进行烘干。
[0067]水分汽化:控制烘干温度为37°C，湿度控制50%。采取正流烘干25 min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行3次。
[0068]缓苏:控制烘干温度为30°C，湿度控制40%。采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行3次。
[0069]冷却:湿度控制20%，向房内通入干燥的冷空气。取正流冷却IOmin后，采用反流冷却IOmin,正、反流冷却反复执行4次。
[0070]对烘干的早稻谷进行检验，技术指标如下:(1)干燥不均匀度0.7% ;⑵爆腰率增加值1.2% 破碎率增加值0.30% ;⑷烘干后谷物含水量12.6% ;稻谷各项技术指标全部符合国家标准GB1350-2009《稻谷》要求。
[0071]烘干机作业过程技术性能如下:⑴单位耗电量0.41 kw.h/kg (H2O) ；(2)工作噪声58 dB(A) #)稻谷出机温度29°C ;(4)工作场所粉尘浓度8 mg/m3。
[0072](4)晚稻谷烘干实施例
将刚收割的晚稻稻谷(含水量18%)应用粮食烘干机的砂泵均匀堆放在粮食烘干机堆床上，堆放高度70cm，据此高度按照既定烘干工艺，在智能控制仪中调出该程序执行，烘干方法如下:
加热:在房内温度为35°C的温度下，采用正流烘干120 min的方法进行烘干。
[0073]水分汽化:控制烘干温度为38°C，湿度控制40%。采取正流烘干25 min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行3次。
[0074]缓苏:控制烘干温度为30°C，湿度控制30%。采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行3次。
[0075]冷却:湿度控制20%，向房内通入干燥的冷空气。取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin,正、反流冷却反复执行4次。
[0076]对烘干的晚稻谷进行检测，技术指标如下:⑴干燥不均匀度0.8% ;⑵爆腰率增加值1.4% ；(3)破碎率增值0.35% ;⑷烘干后晚稻谷含水量12.3% ;完全符合国家标准GB1350-2009《稻谷》要求。
[0077]粮食烘干机作业技术性能如下:⑴单位耗电量0.42 kw.h/kg (H2O) ；(2)工作噪声62 dB(A) ；(3)出机谷物温度31°C; (4)工作场所粉尘浓度≤10mg/m3。
[0078](5)小麦烘干实施例
用本发明粮食烘干机的砂泵将刚收获的小麦(含水量58%)均匀铺放于堆床上，由于小麦含水量较高，因此不宜堆放得太高，堆放高度仅40cm，烘干方法如下:
加热:在房内温度为35°C的温度下，采用正流烘干120 min的方法进行烘干。
[0079]水分汽化:控制烘干温度为37°C，湿度控制50%。采取正流烘干30 min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行4次。
[0080]缓苏:控制烘干温度为30°C，湿度控制30%。采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行4次。
[0081]冷却:湿度控制20%，向房内通入干燥的冷空气。取正流冷却IOmin后，采用反流冷却IOmin,正、反流冷却反复执行4次。
[0082]烘干的小麦经检验，水分含量为11.8%，杂质总量0.68%，其中矿物质0.26%，符合GB1351-2008《小麦》的规定。
[0083]烘干机烘干作业性能如下:⑴单位耗电量0.43 kw.h/kg(H2O) ；(2)工作噪声62dB(A) ；(3)工作场所粉尘浓度≤10mg/m3。
[0084]本发明高效节能的粮食烘干机及烘干方法之烘干机除了能用于谷物类粮食(稻谷、小麦)的烘干外，还可用于花生、红著、水果、蔬菜等农副产品的烘干； 本发明之烘干机还可通过改变除湿热泵中的冷媒流向，使热泵具有制冷功能，从而使本发明的粮食烘干机具备冷藏保鲜功能，可用于果蔬的保鲜。
【权利要求】
1.一种高效节能的粮食烘干机，包括空气能除湿热泵、主房体、安装在送风室内的风机和设在主房体侧端的仓门，其特征是:它还包括带弹簧补风门的副房体、热交换器、安装在房体上的智能控制仪、电磁阀、温湿度感应器、设在烘干室内的堆床和堆床下方的除湿机构；所述热交换器安装在副房体上，除湿热泵的两条输出管与热交换器连接；所述主房体的送风室侧面安装有检修门；所述主房体由烘干室和送风室组成，烘干室和送风室之间的隔板上设第一上风口、第二上风口和下风口，第一上风口和第二上风口位于堆床上方，下风口位于堆床与除湿机构之间；所述电磁阀包括上电磁阀、下电磁阀、左电磁阀和右电磁阀，上电磁阀和左电磁阀通过管道串联，管道上端接第一上风口，下端接下风口，在上电磁阀和左电磁阀之间通过三通与风机连接，右电磁阀和下电磁阀通过管道串联，管道上端接第二上风口，下端接下风口，右电磁阀和下电磁阀之间通过三通和管道连接至副房体；所述温湿度传感器设有多个并安装在烘干室内，智能控制仪通过温湿度传感器传输获得监测到的房内多点平均温湿度信号，各电磁阀与智能控制仪电连接，实现烘干机的智能化作业。
2.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述副房体用带开孔的隔板分隔成加热室和连接室，两室通过开孔连通，加热室和连接室上面各安装了一个弹簧补风门；热交换器安装在隔板上。
3.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述下电磁阀通向副房体加热室的管道上设有旋风汽水分离器。
4.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述温湿度传感器安装在主房体烘干室的侧面共有六个呈两排均匀布置。
5.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述堆床的工作面由四层结构组成，从最底层到面层依次为角钢拼焊的受力结构、扁钢制作的网格结构、平铺钢丝网结构和放置粮食的筛网层；在保证堆床透气的同时，能充分防止烘干的粮食不掉落堆床底部。
6.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述除湿机构连接在堆床的底部，沿堆床四周围成一个浅漏斗状密封结构，它包括浅漏斗、安装在浅漏斗中间部位的排水阀、设在排水阀外的排水阀保护罩和放置在浅漏斗上高度为5 - 20厘米的吸湿剂；所述吸湿剂是平均粒径为Φ0.5 - 5mm的碳分子筛、石英砂、活性碳粉、河砂、海砂、硅胶当中的任意一种或两种以上的组合，也可以是具有吸湿功能的其他材料。
7.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述主房体烘干室还设有观察窗。
8.根据权利要求1所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述烘干室的中部顶棚上设有均流装置，它包括设有多个均匀分布的通孔的均流孔板，通孔面积与实板面积近于相等，通过弹簧限位结构把均流孔板安装在主房体烘干室的中部顶棚上，与烘干室两侧面留有适当的间隙，底边紧贴粮食表面，把烘干室分隔成两个近似相等的空间；弹簧限位结构使均流孔板在不用时能够折叠收起。
9.根据权利要求1~8中任何一项所述高效节能的粮食烘干机，其特征是:所述主房体侧端的仓门旁设有离心式砂泵机构，它包括砂泵托架和安装在其上的带进料管和出料管的离心式砂泵，通过另接电源及开关控制砂泵的启动与关闭完成堆床上粮食的装卸。
10.一种权利要求1所述高效节能的粮食烘干机的烘干方法，其特征是:在烘干机的智能控制仪中输入根据烘干房内温湿度信息执行的烘干程序，智能控制仪根据温湿度传感器提供的温湿度信息执行烘干作业程序；粮食烘干按加热、水分汽化、缓苏和冷却四个阶段进行；加热阶段的主要任务是除水，利用吸湿剂吸收热湿汽中的水分并将其冷凝成液态水排出；水分汽化阶段的主要任务是在前阶段除水的基础上，继续除去粮食烘干过程产生的水汽，将剩余的水汽化后通过吸湿剂和旋风汽水分离器除去；缓苏阶段的主要任务是将粮食内部的水分在不破坏植物细胞结构的情况下析出到粮食表面，继而将水分汽化排出；冷却阶段的任务是将烘干好的粮食经过通风冷却至室温；各阶段粮食烘干的工艺参数如下: (O加热:在烘干房内温度为室温~40°c的温度下，采用正流烘干的方法进行烘干；当粮食堆放高度为下列值时，采取相应的烘干时间如下: 当粮食堆放高度为100 - 200mm时，烘干时间为50 — 90min ； 当粮食堆放高度为200 - 400mm时，烘干时间为90 — IOOmin ； 当粮食堆放高度为400 - 500mm时，烘干时间为100 — 150min ；
当粮食堆放高度为500 - 600mm时，烘干时间为150 — 200min ； 当粮食堆放高度为600 - 700mm时，烘干时间为200 — 240min ； (2)水分汽化:控制烘干温度为35- 40°C，湿度控制50 - 80%，各粮食堆放高度下的烘干工艺如下: 当粮食堆放高度为100 - 200mm时，采取正流烘干10 — 20min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行2次； 当粮食堆放高度为200 - 400mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行2次； 当粮食堆放高度为400 - 500mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行3次； 当粮食堆放高度为500 - 600mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行5次； 当粮食堆放高度为600 - 700mm时，采取正流烘干20 — 30min后，采用反流烘干lOmin，正、反流烘干反复执行8次； (3)缓苏:控制烘干温度为15- 35°C，湿度控制< 50%，各粮食堆放高度下的烘干工艺如下: 当粮食堆放高度为100 - 200mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min ；当粮食堆放高度为200 - 400mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行2次； 当粮食堆放高度为400 - 500mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行3次； 当粮食堆放高度为500 - 600mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行4次； 当粮食堆放高度为600 - 700mm时，采取正流烘干20min后，采用反流烘干20min，正、反流烘干反复执行5次； (4)冷却:湿度控制<30%，向房内通入干燥的冷空气，各粮食堆放高度下的冷却工艺如下:当粮食堆放高度为100 - 200mm时，采取正、反流各冷却IOmin ； 当粮食堆放高度为200 - 400mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin，正、反流冷却反复执行2次； 当粮食堆放高度为400 - 500mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin，正、反流冷却反复执行3次； 当粮食堆放高度为500 - 600mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却lOmin，正、反流烘干反复执行4次； 当粮食堆放高度为600 - 700mm时，采取正流冷却IOmin后，采用反流冷却20min，正、反流烘干反复执行 5次。
【文档编号】F26B21/08GK103749670SQ201410021360
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】谢清群, 吴乃存, 吴国辉 申请人:龙岩诚德农业机械有限公司