農(nóng)業(yè)物料多場協(xié)同傳熱傳質(zhì)與干燥系統(tǒng)綜合實驗測試儀

　　農(nóng)業(yè)物料多場協(xié)同傳熱傳質(zhì)與干燥系統(tǒng)綜合實驗測試儀是緊緊圍繞高等農(nóng)林院?！豆こ虩崃W(xué)與傳熱學(xué)》精品課程建設(shè)、《熱工基礎(chǔ)》國家“十一五”規(guī)劃教材、《運動控制》國家“十二五”規(guī)劃教材，《農(nóng)業(yè)物性學(xué)》、《農(nóng)產(chǎn)品干燥原理與解析法》等專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程的實驗教學(xué)需要和提高學(xué)生實踐能力，解決教學(xué)中實際問題而自己設(shè)計、研制的綜合實驗教學(xué)儀器設(shè)備。針對農(nóng)業(yè)物料固、液、氣多相系并存、在溫差、壓力、輻射、聲波多場協(xié)同作用過程中的傳熱傳質(zhì)、能效評價及干燥過程的檢測與控制，結(jié)合近年教學(xué)改革與創(chuàng)新的實踐經(jīng)驗，充分考慮當(dāng)代大學(xué)本科教學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課理論學(xué)時被大幅度壓縮的現(xiàn)實，增強綜合實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、動手能力、深化概念的理解，從實踐基礎(chǔ)層、能力提高層、綜合創(chuàng)新層和科學(xué)方法運用培養(yǎng)的需求;遵循“基礎(chǔ)知識，通過實驗探索的傳承性，階梯性，連續(xù)性，創(chuàng)新性原則，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐意識、運用工程推理、思維方法，培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)，構(gòu)建了包含基本理論、工程方法、物性與過程參數(shù)檢測、無線通信、過程控制，數(shù)據(jù)綜合分析于一體的農(nóng)業(yè)物料多場協(xié)同傳熱傳質(zhì)與干燥系統(tǒng)綜合實驗測試平臺，突破熱工教學(xué)中的以勢場為載體發(fā)生能質(zhì)傳遞的重點、難點，針對現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品干燥裝備前沿技術(shù)，自行開發(fā)出了物性在線檢測實驗裝置和干燥過程的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)工程相關(guān)學(xué)科的交叉融合,促進了教學(xué)方法和實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新。

　　作用及功能

　　1)、集紅外輻射體，聲發(fā)生器、恒溫恒濕裝置，群粒水分及質(zhì)量在線測量，檢測數(shù)據(jù)無線通信，紅外熱像測量于一體，在完成人已授權(quán)的發(fā)明專利“一種檢測谷物含水率的方法及其裝置(ZL200610123461.3)”、發(fā)明專利“熱風(fēng)干燥自適應(yīng)控制系統(tǒng)(ZL200610036782.X)”技術(shù)、發(fā)明專利“一種機械式糧食在線采樣器(ZL201010204558.3)”，發(fā)明專利“高濕糧食干燥機(ZL 201010019518.1)”,發(fā)明專利“作物種子低溫循環(huán)干燥機(ZL.201310027241.0)”的基礎(chǔ)上，搭建出了多場協(xié)同干燥實時在線檢測實驗測試平臺;學(xué)生可以利用搭建的專用測定裝置，針對顆粒農(nóng)業(yè)物料干燥系統(tǒng)存在的籽粒與介質(zhì)基礎(chǔ)參數(shù)開展試驗測定。

　　2)、被控制量主要是介質(zhì)輸入時的溫度、濕度、流量、流速，為保證介質(zhì)輸入?yún)?shù)穩(wěn)定或嚴(yán)格按照既定測試制度改變輸入值，實驗裝置具有與恒溫恒濕裝置、紅外發(fā)射體、聲波發(fā)生器匹配的復(fù)合控制系統(tǒng)，和干燥過程物料失水量連續(xù)實時測量系統(tǒng)，學(xué)生可以展開單項及協(xié)同干燥試驗。

　　3)、單粒水分實時在線測量主要由機械式單粒在線采樣裝置、在線檢測小信號處理器、傳感器、水分信號無線傳輸系統(tǒng)、溫度信號無線傳輸系統(tǒng)，信號處理及自適應(yīng)控制模塊、數(shù)據(jù)存儲與顯示模塊、通訊系統(tǒng)，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與接口構(gòu)成。對試驗樣品的熱重分析測量利用本實驗室的熱重測量儀測定。能夠滿足從微量樣品到大劑量的樣品和不同條件下的測試要求。

　　4)、能效評價實驗：在試驗測定物料受紅外輻射、聲助熱風(fēng)干燥系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的基礎(chǔ)上，基于態(tài)函數(shù)分析，以物料到達(dá)的最終平衡含水率狀態(tài)為干燥系統(tǒng)的“寂態(tài)”點，與平衡含水率狀態(tài)對應(yīng)的干燥介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，即就是工程熱力學(xué)一般意義上的環(huán)境態(tài)。把干燥歸結(jié)到及傳遞的過程，利用分析簡明易算的優(yōu)點，簡化復(fù)雜的多場協(xié)同干燥問題。由于火用傳遞是以勢場為載體，其必要條件是必須存在能夠反映到干燥系統(tǒng)濕分狀態(tài)變化的干燥勢造成的勢差。在高濕稻谷多場協(xié)同干燥系統(tǒng)存在輻射、振動、壓力場、溫度場、流速場、濃度及密度場、重力場、容隙力場等多種情況。因此，學(xué)生以反映能質(zhì)傳遞，即驅(qū)動干燥過程的能質(zhì) 為統(tǒng)一特征，建立多場協(xié)同動態(tài)干燥系的動力學(xué)模型的方法手段可靠，對能的評價科學(xué)、全面。

　　5)、能夠完成各種種子、在不同流動狀態(tài)下的深層干燥特性試驗和不同干燥工藝對干燥品質(zhì)的試驗測定，實現(xiàn)溫度、種子含水率、介質(zhì)濕度、流動速度在線自動檢測與過程控制。如：引風(fēng)負(fù)壓干燥可使干燥層內(nèi)的介質(zhì)壓力低于環(huán)境壓力，伴隨壓力降低，介質(zhì)的相對濕度必然同步降低，增大了介質(zhì)接納水分的能力，從而在同樣的送風(fēng)溫度條件下，使種子的去水速率得到提高，尤其在高水分段。去水速率的提高，會使種子的溫度進一步降低，又增強了熱風(fēng)與種子間的傳熱，這樣不僅降低了干燥溫度，保障了品質(zhì)，同時也加快了干燥速率，減少了能量消耗，提高了干燥效率。引風(fēng)干燥層內(nèi)的溫度梯度和壓力梯度方向一致，彌補了介質(zhì)在干燥層內(nèi)流動過程中因溫度降低而使干燥能力下降的缺陷，提高了層內(nèi)種子干燥的一致性和均勻性。

　　作品名稱：農(nóng)業(yè)物料多場協(xié)同傳熱傳質(zhì)與干燥系統(tǒng)綜合實驗測試儀

　　完成單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)