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热泵干燥机烘干玉米产生裂纹的起因分析

  在热泵干燥机干燥过程中,谷物初始含水量和风温也会影响应力开裂率的大小。随着初始含水量和空气温度的降低,应力开裂率降低。影响应力裂纹产生的具体因素包括:

  1、风温:

  总裂纹率随温度的升高而增大。热泵干燥设备在较高温度(90℃~110℃)下干燥时,总开裂率接近100.0%。裂纹率也随着风温的升高而增大。双裂纹率和单裂纹率随风温变化较大,但总体趋势是下降,这表明风温的升高不仅增加了应力裂纹率,而且增加了晶粒的裂纹程度。

  2、风速:

  试验结果表明,增加风速也可以降低玉米的开裂程度。提高热泵干燥机的风速可以降低应力开裂率和断裂程度。可能的原因是风速的增加加快了谷物与介质之间的传输速度,使谷物中的蒸发水能够快速排出,从而降低了谷物的内部压力,减少了谷物组织的变形。

  3、初始含水量:

  粮食的初始含水量是决定粮食热敏性的主要因素之一。谷物的初始含水量越高,对热的敏感性越高,所需的干燥温度越低。与初始含水量低的样品相比,初始含水量高的样品即使干燥后谷温较低,其质量指数(开裂率)也会迅速下降。可以看出,初始含水量高的玉米的干燥温度较低。这充分说明了初始水分对确定和细化热泵干燥机干燥温度的重要性。

  随着玉米初始含水量的降低,玉米的开裂率和总开裂率也相应降低。对于从干燥到同一端含水量的干燥过程,含水量高的样品需要长时间干燥。当风速为0.8m/s,风温为120℃时,含水量从30%下降到14%约需1H,含水量从22.2%下降到14%只要20min。长期加热使玉米产生热疲劳,容易开裂。另一方面,对于初始含水量较高的籽粒,当籽粒中淀粉的含水量较低时,淀粉较湿,体积较大。快速失水将导致大量收缩,从而产生越大的湿应力。

  试验中还观察到,当试样初始含水量为30%时,当空气温度为120℃时,干燥30min后开始出现应力裂纹,当空气温度降低时,应力裂纹出现的时间向后移动。初始含水量为20.2%的试样在120℃干燥后期仅出现少量单裂纹。在其他气温条件下,热泵干燥机在干燥过程中只出现少量应力裂纹。

热泵干燥机烘干玉米产生裂纹的起因分析