摘要：本文介紹了CGDSP、DRYPAK、HL-E、ISD四種谷物干燥模擬軟件，扼要介紹了各軟件的功能、原理和使用方法。給出了各軟件的輸入和輸出參數(shù)。利用這些軟件可以對(duì)谷物干燥烘干機(jī)的性能進(jìn)行預(yù)測、參數(shù)選擇、試驗(yàn)和設(shè)計(jì)。擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)在干燥技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，為干燥技術(shù)的發(fā)展提供了一種先進(jìn)的方法和工具，具有顯著的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：谷物干燥；模擬；軟件；混流干燥烘干機(jī)
谷物干燥綜合模擬程序(CGDSP)
谷物干燥綜合模擬程序CGDSP( Comprehensive Grain Drying Simulation Program)是一種可用于多種糧食干燥性能預(yù)測和谷物干燥烘干機(jī)設(shè)計(jì)，參數(shù)選擇和干燥過程分析的軟件。該軟件可對(duì)玉米，小麥，水稻，大豆，高粱五種糧食和固定床，順流干燥烘干機(jī)，橫流干燥烘干機(jī)，換向通風(fēng)四種干燥烘干機(jī)型的干燥性能進(jìn)行預(yù)測分析，還可以為以上四種干燥設(shè)備的方案制定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)選擇，試驗(yàn)研究和使用管理提供依據(jù)。
1、CGDSP程序的基本原理
谷物干燥綜合模擬程序是利用谷物干燥過程中抽象出來的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)實(shí)際干燥的傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行模擬運(yùn)算，預(yù)測干燥過程的結(jié)果和干燥烘干機(jī)的性能。它將輸入的一組模擬參數(shù)進(jìn)行處理，確定系統(tǒng)的初始條件，然后將谷床離散為一個(gè)個(gè)薄層，把干燥時(shí)間離散為一個(gè)個(gè)小的時(shí)間間隔，在每一時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)薄層逐一調(diào)用由一組傳熱傳質(zhì)方程式構(gòu)成的薄層干燥子程序，計(jì)算薄層干燥時(shí)谷物與熱風(fēng)狀態(tài)發(fā)生的變化。逐次增加時(shí)間間隔，來模擬連續(xù)的干燥過程。模擬計(jì)算的結(jié)果輸出顯示，反映出干燥過程中各個(gè)階段谷床內(nèi)谷粒的水分，溫度的變化和干燥烘干機(jī)的性能指標(biāo)等信息，富通新能源銷售木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型、烘干機(jī)械設(shè)備。
2、模擬參數(shù)輸入要求
CGDSP程序要求用戶首先輸入干燥谷物的種類KD及干燥烘干機(jī)的類型DD，各種谷物及干燥烘干機(jī)型的代碼分別為：谷物種類代碼然后根據(jù)干燥烘干機(jī)型輸入以下模擬參數(shù)：
2.1固定床式干燥烘干機(jī)
(1)谷床厚度DP(m)，
(2)谷物的初始水分Mo(%，濕基)
(3)要求達(dá)到的終了水分Ms(%，濕基)
(4)初始糧溫To(C)
(5)環(huán)境溫度To(C)
(6)環(huán)境空氣相對(duì)濕度RH(%)
(7)熱風(fēng)溫度TD(C)
(8)熱風(fēng)風(fēng)速V(m/s)
(9)模擬時(shí)間段間隔DT(h)
(10)谷床分層數(shù)目N
2.2順流式干燥烘干機(jī)
(1)糧柱高度Yo(m)
(2)谷物的初始水分Mo(%，濕基)
(3)谷物流動(dòng)速度(m/h)
(4)初始糧溫To(C)
(5)環(huán)境溫度To(C)
(6)空氣相對(duì)濕度RH(%)
(7)熱風(fēng)溫度TD(C)
(8)風(fēng)速V(m/s)
(9)谷床分層數(shù)N
程序采用人機(jī)對(duì)話的方式，由屏幕依次提示要求輸入的參數(shù)，操作者通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)。輸完以后，檢查是否正確，若有錯(cuò)誤可重新輸入。
時(shí)間增量DT與谷床分層數(shù)N根據(jù)干燥參數(shù)條件選擇。一般低溫小風(fēng)量DT可取1～2小時(shí)，接近常溫通風(fēng)時(shí)DT可取12～24小時(shí)，高溫快速干燥可取0.1N 0.5小時(shí)。一般情況下以0.2～1小時(shí)為宜。分層數(shù)以5～15層或薄層厚3～10cm為宜。
3程序的輸出方式：
各種干燥烘干機(jī)型可以輸出的模擬結(jié)果包括：
(1)干燥過程中谷物水分的變化與分布
(2)干燥過程中谷物溫度的變化與分布
(3)每個(gè)DT內(nèi)谷物的平均水分和溫度
(4)對(duì)順流式及橫流式干燥烘干機(jī)輸出它的排糧溫度和水分
(5)干燥時(shí)間t
(6)最大水分差△M
(7)排氣相對(duì)濕度RH
(8)降水速率(%h）
(9)單位熱耗(KCal/Kg)
(10)干燥烘干機(jī)熱效率(%)
軟件共有五種輸出方式可供選擇，不同的輸出方式可得到不同的輸出內(nèi)容。各種方式的輸出內(nèi)容如下：干燥過程分析軟件(DRYPAK)Drypak 3.5是波蘭Lodz大學(xué)研制開發(fā)的一種干燥過程計(jì)算和分析的軟件，它不僅可以用于科學(xué)研究，也可以用于谷物干燥或農(nóng)產(chǎn)品加工課程的教學(xué)。該軟件功能齊全、使用方便、技術(shù)先進(jìn)，是目前國際上較好的一個(gè)干燥軟件。目前已經(jīng)轉(zhuǎn)讓到全世界20余個(gè)國家。
利用Drypak3.5可以分析15種氣體、18種液體和29種固體物料的熱力學(xué)特性和干燥特性，16種燃料的燃燒效率，繪制三種類型的濕空氣特性圖，進(jìn)行最多達(dá)9種氣體的混合計(jì)算，分析干燥過程中三種形狀（球形，圓柱形和平板形）物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散和分布，對(duì)順流、逆流、橫流等干燥過程進(jìn)行計(jì)算，繪制各種物料的干燥特性和解吸等溫曲線（圖1），進(jìn)行濕空氣特性的計(jì)算，對(duì)干燥過程進(jìn)行熱平衡計(jì)算。該軟件可供空調(diào)、制冷、干燥、貯藏和氣象等專業(yè)人員使用，也可供干燥設(shè)備廠的技術(shù)人員對(duì)干燥烘干機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算和分析�，F(xiàn)將其功能介紹如下：
一、繪制濕空氣特性圖
該軟件可繪制溫度從50℃至1000℃、壓力高達(dá)250Pa以內(nèi)任何范圍的三種不同類型的濕空氣特性圖，該軟件可根據(jù)需要設(shè)置濕氣圖參數(shù)，并繪制打印圖形，可改變的參數(shù)有：
1大氣壓力：標(biāo)準(zhǔn)值為101 .25。但是可以利用Tab鍵將壓力設(shè)成其它值
2海拔高度：軟件可繪制高原地區(qū)的低壓濕氣圖
3濕氣圖類型：
a.Mollier圖（歐洲大陸常用的一種濕氣圖，即通常所謂的I-d圖）：
b.Salin圖（適用于高濕物料或紙張的干燥，是一種將坐標(biāo)扭轉(zhuǎn)的濕氣圖）；
c.Grosvenor圖（英國，美國，加拿大等英語國家常用，即所謂的t-d圖）。
每一種濕氣圖的圖樣還可以改變：1各等值線的疏密程度，即把濕氣圖內(nèi)的線條設(shè)成low, high，Medium三種密度中的任何一種：2可以增減圖中的參數(shù)等值線，如增加濕球溫度線或飽和線；
二、繪制各種物料的特性曲線或提供有關(guān)干燥特性的數(shù)據(jù)：
固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)物料的物理或熱特性有所不同，因而，軟件給出的特性參數(shù)也不一樣�？偫ㄆ饋戆ㄒ韵绿匦裕�
1比熱、2飽和蒸汽壓、3汽化潛熱、4密度、5粘度、6導(dǎo)熱率、7解吸等溫線、8水分活度線、9收縮率、10有效擴(kuò)散系數(shù)、11吸收熱。
上述每一種特性均可用三種方法表示；即a．曲線圖，b．表格．c．單點(diǎn)。
三、干燥過程分析
利用該軟件可以進(jìn)行順流干燥、逆流干燥和橫流干燥過程的分析和計(jì)算。對(duì)每一種過程可根據(jù)物料含水率和空氣濕度和熱平衡原理計(jì)算其性能和參數(shù)。計(jì)算的結(jié)果可在濕氣圖上表示。該軟件不僅可以計(jì)算干燥過程，也可以計(jì)算冷卻過程和濕化過程。 進(jìn)行干燥的動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)可以采用Fick擴(kuò)散定律．并考慮三種不同形狀的物料計(jì)算其內(nèi)部的水分分布情況。此外，也可以用特性干燥曲線(CDC)方法計(jì)算干燥過程。
四、兩種以上氣體混合后的特性參數(shù)計(jì)算
該軟件可以計(jì)算多達(dá)9種以上的氣體混合后的參數(shù)，計(jì)算的方法是：先選好氣體類別，輸入各氣體所占的百分?jǐn)?shù)，輸入氣體組分?jǐn)?shù)，輸入第一種氣體的參數(shù)（溫度，濕度），再輸入第二種氣體的參數(shù)，輸入氣體的流量，回車則給出結(jié)果。
五、干燥速率的計(jì)算
Drypak 3.5軟件可以利用四種方法中的任一種計(jì)算物料的干燥速度
1擴(kuò)散法
2特性干燥曲線法(CDC法)
3薄層方程法
4平衡法
六、燃料的燃燒計(jì)算
Drypak 3.5可對(duì)16種燃料進(jìn)行燃燒計(jì)算，輸入燃料和空氣類型以后，軟件可以計(jì)算燃?xì)鉁囟龋偪諝饬�，過�？諝庀禂�(shù)，燃?xì)鉂窈亢腿細(xì)獬煞�。根�?jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)分析燃燒的效果。六濕空氣特性的計(jì)算
軟件具有內(nèi)置式計(jì)算器，可從濕空氣的四種特性；溫度，濕含量，相對(duì)濕度和焓中的任意二個(gè)參數(shù)計(jì)算其它二個(gè)。此外，它還可以計(jì)算氣體的其它熱力學(xué)特性和傳質(zhì)特性。
混流式干燥烘干機(jī)模擬軟件(HL-E)
一、軟件的力能
HL-1軟件是～種新型的谷物干燥模擬程序，它是在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的谷物干燥綜合模擬程序CGDSP的研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的谷物干燥烘干機(jī)設(shè)計(jì)軟件，它可以分析混流式谷物干燥烘干機(jī)的性能，也可以設(shè)計(jì)混流式谷物干燥烘干機(jī)，還可以模擬多級(jí)順逆流干燥烘干機(jī)，程序可用于已知干燥條件下（給定生產(chǎn)率Uh和降水幅度%w．b．）干燥過程的模擬，也可以給定終水分后對(duì)谷物流量（即干燥烘干機(jī)的生產(chǎn)率），風(fēng)溫，風(fēng)量進(jìn)行選擇，該程序的功能可歸納如下：
1．預(yù)測混流干燥烘干機(jī)性能
已知谷物干燥烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，介質(zhì)條件，谷物參數(shù)及干燥烘干機(jī)的生產(chǎn)率，該程序可以預(yù)測谷物的出機(jī)水分，干燥烘干機(jī)的單位熱耗，小時(shí)水分蒸發(fā)量，噸糧耗油量，排氣溫度濕度和干燥效率．
2．搜索功能
如果已知干燥烘干機(jī)結(jié)構(gòu)，谷物的初水分，介質(zhì)條件，并且設(shè)定終水分，該程序可以通過反復(fù)迭代搜索求出干燥烘干機(jī)的生產(chǎn)率，它可以搜索以下四個(gè)參數(shù)中的任何一個(gè)：a．熱風(fēng)溫度．b．熱風(fēng)風(fēng)量．c．谷物流量．d．谷床厚度．
3．預(yù)測干燥對(duì)種子發(fā)芽率的影響
根據(jù)谷物種子發(fā)芽率損失速率的正態(tài)分布規(guī)律，建立了干燥過程中種子發(fā)芽率變化的數(shù)學(xué)模型．使該軟件能夠預(yù)測熱風(fēng)溫度對(duì)種子發(fā)芽率的影響．
4，設(shè)計(jì)混流式谷物干燥烘干機(jī)
利用該軟件可以根據(jù)要求設(shè)計(jì)干燥烘干機(jī)，確定有效谷床厚度，從而決定角狀盒的尺寸，節(jié)距和排數(shù)
二、輸入的參數(shù)
1谷物種類
2干燥段谷床數(shù)
3冷卻段谷床數(shù)
4角狀盒長度(m)
5角狀盒橫截面積(m2)
6角狀盒橫向間距(m)
7角狀盒縱向間距(m)
8谷物初始水分(%，W．b．)
9谷物初始溫度(℃)
1 0谷物干物質(zhì)流量(KLJ=Jh)
11環(huán)境溫度(℃)
1 2環(huán)境相對(duì)濕度(%)
13熱風(fēng)溫度(℃)
1 4單位谷床熱風(fēng)風(fēng)量(m/s)
1 5單位谷床冷風(fēng)風(fēng)量(m/s)
16單位谷床薄層數(shù)目
1 7干燥塔橫截面積(TI12)
三、程序的輸出參數(shù)
1干燥后谷物的水分
2干燥后谷物的溫度
3排氣的相對(duì)濕度
4排氣的溫度
5干燥過程中最高糧溫
6單位能耗
7水分蒸發(fā)速率如果需要對(duì)谷物的終水分進(jìn)行控制，即給定谷物的終水分，該程序可以根據(jù)需要反過來求出干燥烘干機(jī)的生產(chǎn)率或熱風(fēng)溫度，熱風(fēng)流量。此外，在參數(shù)輸入時(shí)，業(yè)可以對(duì)每一個(gè)谷床分別給定其熱風(fēng)溫度，熱風(fēng)流量。因而，可進(jìn)行變風(fēng)溫或變風(fēng)量的模擬。倉內(nèi)儲(chǔ)存干燥模擬軟件ISD (In Storage Drying)
ISD倉內(nèi)儲(chǔ)存干燥模擬軟件是澳大利亞，新南威爾士大學(xué)食品工程系開發(fā)研制的計(jì)算機(jī)模擬程序。它的目的是研究各參數(shù)對(duì)倉內(nèi)干燥烘干機(jī)性能的影響，確定最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析玉米和稻谷在低溫倉內(nèi)干燥條件下的干燥速度和特性。最后，確定最優(yōu)的控制策略，同時(shí)，還試驗(yàn)研究了該技術(shù)在我國東北和四川等地區(qū)的適應(yīng)性。
ISD軟件由l產(chǎn)品，2天氣，3策略，4設(shè)計(jì)和5干燥烘干機(jī)等五個(gè)部分組成。用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要更改各部分中的任意參數(shù)，以便確定機(jī)器的干燥性能、效率和烘后糧食的品質(zhì)。五個(gè)部分的內(nèi)容如下：
一、干燥烘干機(jī)設(shè)計(jì)，
此模塊中包含4個(gè)子項(xiàng)目，
1總則要求使用氣象文件，輸入該地區(qū)的氣候條件，如環(huán)境的溫度和濕度。本程序有我國東北地區(qū)和昆明地區(qū)干燥季節(jié)的氣象數(shù)據(jù)，可供調(diào)用。
2倉型要求輸入干燥倉的形式，例如是園倉、方倉、還是矩形倉？倉的直徑、糧層的厚度。如果采用矩形倉還要輸入倉的長度和寬度。
3控制策略主要是對(duì)風(fēng)機(jī)的控制策略（風(fēng)機(jī)的開和關(guān)1，其中有
a．濕度控制
b定時(shí)控制
c溫度控制
d水分差控制
c熱風(fēng)爐加熱升溫的多少？
4停機(jī)條件：要求輸入以下的一種：
a干燥時(shí)間達(dá)到一定值。
b平均終水分達(dá)到一定值。
c表層水分達(dá)到一定值。
d底層水分達(dá)到一定值。
e平均溫度達(dá)到一定值。
以上條件只需輸入一種。
二、策略模塊
1輸入大氣濕度的上下限
2輸入環(huán)境溫度的上下限
3輸入氣象條件，哈爾濱、昆明、成都或宜賓（每隔4～8小時(shí)測定一次）。
4輸入糧食類型，如玉米、稻谷、小麥、油菜籽等。
三、產(chǎn)品模塊
主要是糧食的類別和熱力干燥特性：
如各種糧食的平衡水分、比熱、體積密度、孔隙率、汽化潛熱、傳熱系數(shù)等。
給出干燥過程濕空氣特性圖。
四、干燥烘干機(jī)模塊
包含有兩個(gè)內(nèi)容：
1點(diǎn)擊干燥烘干機(jī)運(yùn)行則出現(xiàn)一個(gè)三維的圖形，該圖形可以反映糧食水分隨時(shí)間的變化。
找出最佳的烘干季節(jié)和天數(shù)。
2點(diǎn)擊屏幕上自上而下第三個(gè)菜單方框則出現(xiàn)干燥倉的能耗和糧食水分的匯總。
如效率、熱耗、能耗、風(fēng)機(jī)等。
五、收獲時(shí)間
1收獲開始時(shí)間（從一月一日起開始計(jì)算的天數(shù)）
2收獲持續(xù)時(shí)間。（即總收獲時(shí)間）
3收獲滯后時(shí)間
六、糧食品質(zhì)
最后一個(gè)模塊可以顯示糧食的烘后品質(zhì)，品質(zhì)指標(biāo)包括：
1霉變
2干物質(zhì)損失
3生活力
4麥角固醇
