当代自然科学与其重大基本问题

当代自然科学与其重大基本问题2023/4/172第一节谷物清选机械第二节谷物干燥机械第三节种子加工机械思考题第九章谷物清选、干燥和种子加工机械

Cerealcleaning,dryingandseedmachiningmachine

2023/4/173第一节谷物清选机械一、谷物清选二、谷物清选原理和清选装置2023/4/174一、谷物清选

收获后的谷粒中通常混有机械损伤、破碎和不成熟的谷粒，此外还包含有许多异物与杂质，如草籽、泥沙、断穗、颖壳等。因此，无论将谷物留作种子还是其它用途，均需对其进行清选。1、谷粒尺寸：长、宽、厚麦粒的尺寸特征abc2023/4/1752、谷粒密度（比重）密度公式式中Q——谷粒质量（g）V——谷粒体积（cm3）

比重γ＝ρg,利用谷物中各籽粒密度的不同，可以采用液选或比重式清选机来分离。３、谷粒的空气动力学特性

设置一谷粒于速度为v的向上运动的气流中，假设气流对谷粒的作用力为R，其方向与v相同，同时谷粒受本身重力Q=mg的垂直向下作用。根据牛顿定律知一、谷物清选2023/4/176式中:

ρ——空气密度（kg/m3）；

c——谷粒的绝对速度，(c–v)为谷粒对气流的相对速度（m/s）；

F——谷粒相对气流速度方向的断面积（㎡）；

K——阻力系数。

依R与Q的不同关系，谷粒在气流中运动的情况不同，如R>Q，则谷粒下落；R<Q，则谷粒随气流上升；当R＝Q时，谷粒即悬浮于气流中。一、谷物清选2023/4/177１、筛选

根据谷粒和混杂物尺寸差异，利用一层或数层静止或运动的筛面对物料进行分选。⑴筛子的选择用圆孔筛清选谷物1、2、3.谷粒宽度小于筛孔直径（通过筛孔）４.谷粒宽度大于筛孔直径（不能通过筛孔）二、谷物清选原理和清选装置2023/4/178⑵筛孔的尺寸和配置用长孔筛清选谷物1、2、3.谷粒厚度小于筛孔宽度（通过筛孔）４.谷粒厚度大于筛孔宽度（不能通过筛孔）长方形筛孔的不同布置（a）直线型（b）棋型二、谷物清选原理和清选装置2023/4/179⑶筛子在清选机上的配置并联配置筛子1.大杂质分离筛2.清选筛3.草籽筛串联配置筛子1.大杂质分离筛2.清选筛3.草籽筛1234@原材料①大夹杂物②草籽和小杂质③瘦弱籽粒④饱满种子1234①大夹杂物②草籽和小杂质③瘦弱籽粒④饱满种子二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1710大杂质分离筛清选筛草籽筛⑷清选装置综合配置筛子架刷式清筛装置橡皮球式清筛装置1234①大夹杂物②草籽和小杂质③瘦弱籽粒④饱满种子二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1711⑸谷粒在筛面上的运动和筛子参数的选择

希望籽粒沿筛面既上滑，又下滑，且下滑距离大于上滑距离。筛子的转速和摆幅，是构成筛子运动的主要因素，两者必须适当配合。一般规律是：转速低者摆幅宜大，转速高者摆幅宜小。⑹筛选质量与各参数的关系

影响平面筛工作质量的因素有振幅、频率、倾角、振动方向、被筛物的物理机械性质、筛子的结构和尺寸等。前苏联学者瓦西里耶夫建议的分离率公式如下：二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1712式中：l——筛子长度（dm）；e——反映过筛谷粒在混合物中所占比例系数；q——单位筛宽的负荷［kg/(h·dm)］；b——与筛子的结构、振动参数、喂入量有关，可取b=0.056。⑺圆筒筛

将冲孔后的筛片卷成圆筒，可构成圆筒筛。圆筒筛与平面筛分选原理相同，只是从一端喂入圆筒的物料，是被旋转轴与水平面略有倾斜的圆筒带动，在圆筒内表面边回转边轴向移动，尺寸小的籽粒和杂质穿过筛孔落下，其它物料流向圆筒另一端排出。二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1713特点：机器没有转动，噪音低，功耗小，但分离效率低，单位筛面生产率只有平面筛的1/3～1/6。二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1714重物谷物轻杂物喂料装置喂料滚垂直气道搅龙垂直气道沉降室２、气流清选

气流式清选系统可以是风筛式清选机的一个重要组成部分，也可以是一个独立的机器。它的任务是从谷粒混合物中分离轻杂物、瘪谷和碎粒。常用的方法有三种：⑴利用垂直气流进行清选垂直吸气式清选装置二、谷物清选原理和清选装置沉降室2023/4/1715垂直气流清选装置吸气式气流清选装置压气式气流清选装置重物谷物轻杂物重物谷物轻杂物二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1716重物谷物轻杂物重物谷物轻杂物重物谷物双吸气道式清选装置双压气道式清选装置垂直气流清选装置二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1717⑵利用倾斜气流进行清选倾斜气流清选装置轻杂物谷物杂石重物二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1718⑶利用不同空气阻力进行分离带式扬场机二、谷物清选原理和清选装置粮斗调节插板压辊胶带扬场辊抛出线2023/4/1719二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1720旋轮式气流清选机特点：结构简单，效率高，能耗小，每小时清理3～4吨谷物，电机功率仅0.5千瓦。二、谷物清选原理和清选装置风机除尘器集粮斗旋轮锥形风道喂料口2023/4/1721３、窝眼筒分离

窝眼分选是按籽粒长度进行的，其工作部件有窝眼筒、窝眼盘、窝眼轮等。窝眼筒可分为单作用窝眼筒和双作用窝眼筒两种形式。窝眼筒按长度分选1、长度小的谷粒或杂物2、正常谷粒3、长度大的谷粒或杂物二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1722双作用窝眼筒分选过程单作用窝眼孔：沿着窝眼筒全长上，窝眼直径全部相等，所以只能将混合物分成两部分。双作用窝眼筒：窝眼筒全长由大小不同窝眼组成，可以把混合物分成种子、长、短夹杂物。二、谷物清选原理和清选装置2023/4/17235XW-100窝眼清选机从花卉、蔬菜种子中清除有害草籽（长短杂草籽），滚筒转速0～53rpm，倾角0度，滚筒直径500mm，长1207mm。设计时：1、确定直径（500，600，800，……）2、确定长度：L=F/Πd3、转速二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1724

比重式清选机按密度分级，去掉虫蛀、霉变的籽粒，以提高谷物质量和种子增产的效果。5XZ-1.0型比重式清选机由喂入装置、振动筛体、弹性支承、振动电机、吸风装置、调节机构和机座等组成。该机的台面近似三角形，重物料在台面上移动路径长，对含重物料较多的物料效果更好，是国内保有量较多的机型之一。比重式清选机工作台面二、谷物清选原理和清选装置４、比重式清选2023/4/1725

影响比重式清选机工作性能的主要因素有：频率、振幅、气流速度、倾角、谷流速度等。5XZ-1.0型比重式清选机二、谷物清选原理和清选装置吸气管振动筛体横向倾角调节装置纵向倾角调节杆风机进料斗出料口弹簧2023/4/1726

根据颗料状物料在流态化过程中会产生颗粒与密度偏析现象原理，通过调整风压、振幅等参数，使物料间产生分层。比重大下沉，比重小上浮，待进入落料区后，按要求将比重不同的物料从不同的部位排出。

应用于种子加工和农副产品处理行业，对谷物种子、林木种子、棉油种子、蔬菜种子等均有良好的精选效果，能剔除秕谷、芽谷、虫蛀、霉烂变质、黑粉病及带硬壳的籽粒，几何尺寸小于2mm的草籽、沙粒、石子、土块等也能清除。二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1727二、谷物清选原理和清选装置5XZ-3A型移动式比重精选机5XZ-5B型移动式比重精选机

设计合理、性能优良、效率高、易操作、移动方便、工作可靠、通用性好、尤其是采用优质铝合金材料制造的振动体。重理轻，运动平稳，使用寿命长，减振套不易损坏等特点表现突出，居国内先进水平。2023/4/1728５、其它分选原理

谷物品种很多，特性各异，特别是种子清选，还涉及蔬菜、花卉、牧草、林果等，在形态上更是千差万别。利用前面四种分选原理已难以满足清选要求，为此，依据籽粒的其它物理特性差异又研制了不同的分离清选装置。⑴利用表面摩擦特性分选⑵利用弹性分选⑶利用表面粗糙度分选⑷利用颜色分选⑸利用电特性分选二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1729６、复式清选机

凡是集三种或三种以上分选原理于一体的机器，均称复式清选机。绝大多数复式清选机是将气流清选、筛选和窝眼选按一定的工艺流程组合在一台机器上，按几种主要特性同时进行清选，一次通过就可以获得质量较高的种子。二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1730料斗前吸风道上筛种子沉降室风机第一沉降室第二沉降室排种槽叶轮短料槽窝眼筒尾筛下筛后吸风道5XF-1.3A型复式清选机①重杂出口②出风口③④⑥种子出口⑤短种子及夹杂物出口⑦⑧⑨夹杂物出口二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1731种子出口短种子及夹杂物出口夹杂物出口重杂物出风口种子出口二、谷物清选原理和清选装置2023/4/1732第二节谷物干燥机械一、概述二、谷物干燥机的分类和常见类型三、谷物的物理机械特性四、湿空气特性五、薄层干燥2023/4/1733一、概述谷物成熟收获后其水分一般高于可以安全储藏的水分，即所谓安全水分。因此需要自然或人工的方法进行干燥。常见的自然方法包括自然通风、摊晾、暴晒等。由于我国许多地区谷物收获季节常遇阴雨天气，无法及时晾晒，往往造成巨大的损失，因此人工机械干燥显得非常必要。谷物的干燥过程是一个复杂的传热传质过程，同时伴随着谷物本身的生物化学品质变化。在干燥过程中，不仅要去除多余的水分，达到安全储藏的标准，而且要保持谷物的品质不降低并尽量得到改善。2023/4/1734二、谷物干燥机的分类和常见机型微型流化床干燥机蒸汽回转干燥/煅转筒干燥机喷雾干燥机闪蒸干燥机试验专用干燥机气流干燥机真空干燥机传导式干燥机微波干燥机仓式干燥机横流式谷物干燥机顺流式谷物干燥机逆流式谷物干燥机混流式谷物干燥机循环式干燥机带式干燥机2023/4/1735二、谷物干燥机的分类和常见机型1、仓式干燥机仓内贮存干燥风机和热源抛撒器粮食透风板2023/4/1736二、谷物干燥机的分类和常见机型仓内直管式通风系统2023/4/1737二、谷物干燥机的分类和常见机型仓内平面管通风系统2023/4/1738二、谷物干燥机的分类和常见机型循环流动式干燥仓2023/4/1739湿粮风机和热源透风板透风板冷风板二、谷物干燥机的分类和常见机型顶仓式干燥圆仓2023/4/1740二、谷物干燥机的分类和常见机型立式螺旋搅拌干燥仓抛撒器透风板搅拌螺旋风机和热源特点：集干燥、仓贮、翻仓为一体的自动化程度高的多功能大型粮食干燥贮藏设备，可干燥多种粮食（水稻、小麦、玉米等），且投资成本低，可长期室外使用，无需建造库房，操作简捷，维修方便，适用性强，容量大（50-300吨），坚固耐用，运行成本低等诸多优点。主要适用于大型粮库、农场。2023/4/17412、横流式谷物干燥机横流式谷物干燥机的特点：①结构简单，制造方便，成本低，目前应用较广泛的一种干燥机型。②谷物流向与热风流向垂直。③存在问题：干燥不均匀，进风侧的谷物过干，排气侧则干燥不足，产生了水分差。其次是单位能耗较高，热能没有充分利用。横流式干燥机二、谷物干燥机的分类和常见机型粮食翻动装置排粮辊排粮搅龙2023/4/1742①谷物流换位：为了克服横流式干燥不均匀性，在干燥机网柱中部安装谷物换流器，使网柱内侧的粮食流到外侧，外侧的粮食流到内侧。②差速排粮：为了改善干燥均匀性，美国Blount公司在干燥机粮食出口处，设置了两个排粮轮。两轮转速不同，进风侧转速快，排风侧转速慢，这就使高温侧的粮食受热时间缩短，因而可使粮食的水分保持均匀。③热风换向：沿横流式干燥机网柱方向分成两段或多段，使热流先由内向外吹送，再由外向内吹送，粮食在向下流动的过程中受热比较均匀，干燥质量可以改善。差速排粮式干燥机A.湿粮入口B.外粮粒C.热风室D.缓苏段E.内粮段F.差速轮G.排粮口H.冷却段横流式谷物干燥机的改进：二、谷物干燥机的分类和常见机型2023/4/17433、顺流式谷物干燥机特点：①热风与谷物同向流动。②可以使用很高的热风温度，如200～285℃，而不使粮温过高，因此干燥速度快，单位热耗低，效率较高。③高温热风首先与最湿、最冷的谷物接触。④热风与粮食平行流动，干燥质量较好。⑤干燥均匀，无水分梯度。⑥粮层较厚，粮食对气流的阻力大，风机功率较大。⑦适合于干燥高水分粮食。顺流式干燥机二、谷物干燥机的分类和常见机型分布螺旋湿粮热风入口废气出口转轮排粮螺旋冷风入口2023/4/17444、逆流式谷物干燥机特点：①热效率较高。②粮食温度较高，接近热空气温度。③热风所携带的热能可用充分利用，排出干燥机的湿空气接近饱和状态。④粮食水分和温度比较均匀。逆流式谷物干燥机二、谷物干燥机的分类和常见机型活塞风筒提升机

绳索扫仓螺旋透风板输送螺旋2023/4/17455、混流式谷物干燥机特点：①可采用比热流式干燥机高一些的热风温度。②可以烘干小粒种子。③风机的功率较小，单位电耗的生产率较高。④干燥机可以采用积木式结构，按二、四、六排角状盒作为一个标准段，进行生产，每一个标准段具有一定的生产率，因而使干燥机便于系列化生产。⑤谷物不是连续暴露在高温气流中，而是受高低温气流的交替作用，故粮食烘干后品质好，裂纹率和热损伤相对较少。进排气角状盒排列图二、谷物干燥机的分类和常见机型2023/4/1746整体式混流干燥机二、谷物干燥机的分类和常见机型溢流管预热段干燥段苏缓段冷却段机座2023/4/17476、循环式干燥机圆筒内循环式干燥机横流式外循环式干燥机二、谷物干燥机的分类和常见机型提升机均匀搅龙干燥箱谷物热风室孔板废气室排粮轮进粮斗轴流风机输送搅龙2023/4/1748二、谷物干燥机的分类和常见机型工作过程：湿谷倒入进料斗后，由斗式输送机送至顶端，物料由顶端往下倒时，依次经过贮留槽和干燥室，最后才掉入输送部，由螺旋输送机送往斗式输送机进料端，再次送往干燥机顶部，使稻谷在干燥机顶部与底部间来回循环运动。贮留槽的作用是在稻谷尚未进行下一次干燥时，可先进行均化作用。干燥室中具有数个锥型隔板，导引物料以散落状态或薄层状态通过隔板间隙，热风则透过隔板孔吹向隔板间隙的物料。2023/4/1749二、谷物干燥机的分类和常见机型带式干燥机2023/4/17507、干燥通风作业

干燥通风作业既包括干燥过程又包括通风过程，主要用于干燥玉米。干燥通风作业的目的是降低能耗、改善品质。它包括高温干燥、缓苏、冷却三个阶段。8、谷物干燥机的性能指标⑴干燥能力：式中E——干燥能力（t/h）；P——实际生产率（t/h）；M1——初水分（％）；M2——终水分（％）。二、谷物干燥机的分类和常见机型2023/4/1751式中W1——粮食在烘干段的小时水分蒸发量；W2——粮食在冷却段的小时水分蒸发量；W——在一次干燥过程中粮食总小时水分蒸发量；M1——粮食的初水分（%）；M2——在烘干段与冷却段之间的粮食水分（%）；M3——粮食的终水分（%）。二、谷物干燥机的分类和常见机型⑵小时水分蒸发量：连续式干燥机每小时蒸发的水分量。2023/4/1752⑷干燥强度：干燥机烘干段单位容积或面积的小时水分蒸发量。⑶单位耗热量：从粮食中蒸发1kg水所消耗的热量。式中qr——单位耗热量（MJ/kg）；Br——小时燃料消耗量（kg/h）；Qdw——燃料低位发热量（MJ/kg）；W——一次干燥过程粮食总小时水分蒸发量（kg/h）。塔式、柱式、回转、圆筒干燥机采用容积干燥强度。二、谷物干燥机的分类和常见机型2023/4/1753式中AV——容积干燥强度［kg/(㎡·h)］；W1——粮食在烘干段的小时水分蒸发量（kg/h）；V——烘干段（包括角状管、抄板等）的容积（m3）。流化床、平床式干燥机采用面积干燥强度。式中Af——面积干燥强度［kg/(㎡·h)］；W1——粮食在烘干段的小时水分蒸发量（kg/h）；F——孔板面积（㎡）。二、谷物干燥机的分类和常见机型2023/4/1754三、谷物的物理机械特性1、谷物的水分含量

谷物中水分含量有干基和湿基两种表示方法，通常所说的谷物水分为湿基水分，进行理论计算时常采用干基水分。2、谷物的比热容使1kg的谷物温度升高1℃所需要的热量称为谷物的比热容。3、谷物的导热性

谷物传导热量的能力称为导热性，以导热系数表示。谷物的导热性介于水和空气之间。谷物的水分越大，其导热性越好；另外，单个谷粒的导热系数比谷堆要大。因此，增加谷粒与干燥介质的接触面积可以增加干燥效果。2023/4/17554、谷物水分的汽化潜热

干燥计算中需要知道谷物水分汽化热，即谷物水分蒸发所需热量。一般谷物中水分的汽化热较自由水分的汽化热要大些，在水分（水分<18%时）粮食干燥时必须考虑。5、谷物的平衡水分

谷粒内水分含量并非固定不变，而是随环境中温、湿度变化而变化，直到谷粒放出水分速度与吸附水分速度相等，即两者水气压力相等时，谷粒水分才不增不减，与环境气体在一定温度下的相对湿度处于平衡状态。这时的谷粒水分称为谷粒的平衡水分。三、谷物的物理机械特性2023/4/1756四、湿空气特性

自然界的空气是干空气和水蒸气的机械混合物，称为湿空气。谷物干燥过程所用的干燥介质都是湿空气，湿空气在烘干中既是载热体又是载湿体。1、理想气体定律

在常压下，湿空气可认为是几种理想气体混合物，它们符合道尔顿定律，即混合气体总压力等于各组成气体分压力之和。2、湿含量1kg干空气中所含的水蒸气质量叫做湿含量。3、相对湿度

单位体积湿空气中所含水蒸气质量，称为该湿空气的绝对湿度。湿空气的绝对湿度与同温同压下饱和空气的绝对湿度之比叫做该空气的相对湿度。2023/4/17574、湿空气的焓

焓是表示湿空气内所含能量的一个参数。湿空气的焓等于干空气焓和水蒸气焓之和，在某一温度T的湿空气的焓等于将1kg干空气和其中的水蒸气从0加热到T℃所需的热量。5、湿空气比容

含有1kg干空气的湿空气体积称为湿空气比容。四、湿空气特性2023/4/1758五、薄层干燥当所有的谷粒都充分暴露在相同条件下（温度和相对湿度）的空气中而进行干燥的过程，叫做薄层干燥，这只能在很薄的一层谷物中才可能实现。在薄层干燥时，所有谷粒的水分和温度都相同。表现薄层干燥速率和介质温度、湿度关系的方程叫做薄层干燥方程，它是分析深床干燥的基础。2023/4/1759第三节种子加工机械一、种子加工的发展概况和范畴二、种子清选原理的确定三、常用种子处理机具四、种子加工成套设备和种子加工厂2023/4/1760一、种子加工的发展概况和范畴9000年前，人类开始种植谷物，就有种子问题，随之就要求培育优良品种和对种子进行清选加工。100多年前，种子机械就在欧洲各资本主义国家陆续得到发展。

20世纪50年代后期，在农业生产半机械化和机械化发展过程中，我国开封机械厂和沈阳农具厂曾先后开始生产过两种种子清选机，但在当时条件下未获推广。

1978年全国种子加工工作会议根据农业生产的需要提出发展种子加工机械，从此推动了种子加工行业的发展壮大。目前，国有种子公司的全部商品种子都要采取精选、包衣、包装和标牌销售。随着机具品种的增加，种子加工的范畴也日益扩大和明确。一般认为：种子加工包括清选、分级和处理，也可延伸到计量、包装和储运。2023/4/1761二、种子清选原理的确定在本章第一节谷物清选机械中已讲述了谷物清选的主要原理和机械，其中风选、筛选、窝眼选和比重（密度）选应用最广，对谷物清选基本能满足要求。种子因品种多、形态差异大，往往还须辅以其它清选方法，才能将各种杂质和异类种子清除掉。即使是风选、筛选等常用原理，也有首选、次选之择，清选时应根据物料中种子和各种其它成分的特性分布关系来确定。如果所测得三种特性中，均无两条曲线截然分开时，那就再考虑其它特性（如气流、摩擦等）。2023/4/1762三、常用种子处理机具为了顺利清选和提高清选后种子的实际播种质量，需要准备不同的前处理和后处理机具。属于前处理的有：脱粒机、除芒机、刷种机、剥裂机、脱绒机、脱粒机、酸性机等。属于后处理的有：拌药机、包衣机、丸化机、擦皮机、照射机、高低频处理机等。除芒机结构示意图除芒杆观察窗口喂入调节门转动轴排出口调节活门2023/4/1763三、常用种子处理机具除芒机结构示意图2023/4/1764三、常用种子处理机具刷种机示意图进料口金属网外壳尼龙刷

出口2023/4/1765三、常用种子处理机具5TY-1刷种机工作原理：

物料进入刷种筒内，在弹性尼龙的推动作用下，使种子与脱绒筒壁、种子与种子之间相互磨檫去除表面的绒毛。脱下的绒毛被风机吸走，进入除尘器，沉降后定期排放。达到初部清选的目的。物料依次通过三个刷种筒后，好种子从第三筒排出，进入下一道清选工序。

用途：

用于无壳南瓜籽脱绒，脱绒后种子表面光滑，流动性好，易于清选。包衣时种衣剂表面附着力强，包衣效果好。2023/4/1766CT2-10型种子包衣机示意图三、常用种子处理机具入料口种子甩盘药剂甩盘种子喂入量调节旋钮清洁刷搅龙2023/4/1767三、常用种子处理机具用于花卉、大田种子、蔬菜等颗粒状种子包衣加工，提高种子质量，便于精密播种，节省良种，对种子防病、防虫害及提高种子外观有明显的效果。

该机采用滚筒加长搅拌拌种，对种子表面无伤害，成膜快，就可装袋。搅拌滚筒内无残留种子，清机简单方便。1、生产率：200Kg/h2、配套功率：0.55kw

3、拌药均匀率：种子拌药包衣均匀度≥98%

4、使用有效度：≥98%

5、外形尺寸：（长×宽×高）1500×600×1250（mm）

6、整机重量：50Kg5BY-100型种子包衣机2023/4/1768三、常用种子处理机具旋转式种子丸化机