CN109173560A - 一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，包括：干燥机，其自上而下依次设置有缓苏段、干燥段、冷却段、排粮段、排粮口；并且所述干燥段两侧从上至下设置有多个连通的管道；提升机，其设置在所述干燥机外侧，呈竖直分布，并且所述提升机能够将谷物从底端提升至顶端，使谷物进入所述干燥机；输送机，其连接所述提升机底端与所述干燥机排粮口；多个干燥风机，其出口端与分别与所述干燥段的一侧管道连通；多个加热器，其出口端分别与所述干燥风机的入口端连通；冷凝器，其入口端与所述干燥段的另一侧管道连通；所述冷凝器内设置有换热管；混风室，其入口端与所述冷凝器出口连通，出口端分别连通所述加热器的入口端。

Description

一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置及其控制 方法

技术领域

本发明涉及粮食干燥领域，尤其涉及一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置及其控制方法。

背景技术

目前，我国粮食烘干装备面临了降低成本和减少污染两大互相矛盾的技术难题。首先，要求尽快以高清洁高成本的电热干燥技术替代高污染低成本的燃煤干燥技术；另一方面，将我国的粮食烘干机热耗指标在6688kJ/kg·H₂O～9196kJ/kg·H₂O，降低到国外先进的粮食烘干机热耗指标在4180～5016kJ/kg·H₂O甚至更低。

现行粮食干燥机排出的废气温度一般在30～60℃，湿度在50％～85％，中型粮食干燥机日排放量近200万m³，市场上的部分粮食烘干机采用了尾气余热回收工艺，主要是利用干燥段的下部和冷却段的尾气，还有大约二分之一至三分之二干燥段尾气没有回收利用，更谈不上冷凝增热即深度利用尾气潜热了。

近几年发展起来的热泵烘干机，虽然满足节能环保的要求，但是存在以下一些局限：要求环境温度在5～40℃之间，不适合寒冷地区，而且体积大、投资大、烘干效率低，且难于提供85℃以上温度的干燥介质。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，将干燥段分为多段干燥，并将尾气回收冷凝后混合循环利用，提高能源利用率和干燥效率。

本发明提供了一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，通过调节冷空气和冷凝气的比例来提高换热效率。

本发明另一目的基于等效积温连续干燥粮食的的方法控制排粮速率，使粮食干燥效果最佳。

本发明提供的技术方案为：一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，包括：

干燥机，其自上而下依次设置有缓苏段、干燥段、冷却段、排粮段、排粮口；并且所述干燥段两侧及冷却段两侧设置有多个连通的管道；

提升机，其设置在所述干燥机外侧，呈竖直分布，并且所述提升机能够将谷物从底端提升至顶端，使谷物进入所述干燥机；

输送机，其连接所述提升机底端与所述干燥机排粮口；

冷却风机，其入口端与所述冷却段的一侧管道连通；

多个干燥风机，其出口端与分别与所述干燥段的一侧管道连通；

多个加热器，其出口端分别与所述干燥风机的入口端连通；

冷凝器，其入口端与所述干燥段和所述冷却段的另一侧管道连通；所述冷凝器内设置有换热管；

混风室，其入口端与所述冷凝器出口连通，出口端分别连通所述加热器的入口端。

优选的是，还包括：

冷凝风机，其设置在所述换热管的出口端；

进风口，其设置在所述换热管入口处，所述进风口包括冷空气进风口和冷凝气进风口，所述冷凝气进风口连通所述冷凝器的出口，所述冷空气进风口连通外界空气。

优选的是，还包括：

排潮引风机，其与所述冷凝器连接，并且所述排潮引风机上设置有排潮口。

优选的是，还包括：

喷淋泵，其设置在所述冷凝器内上方；

水箱，其设置在所述冷凝器的排水口，与所述喷淋泵连接。

一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，包括：

将待干燥粮食装入干燥机至预定料位；

热介质依次经过加热器、干燥风机、干燥机，构成热介质流；

从所述干燥机排出的低温介质经过冷凝器处冷凝除水后得干燥低温介质，所述干燥低温介质分为第一干燥低温介质和第二干燥低温介质，所述第一干燥低温介质进入所述加热器，所述第二干燥低温介质与外界冷空气混合为混合冷凝介质；

所述混合冷凝介质与所述冷凝器内的低温介质进行换热冷凝；

采用基于等效积温值粮食连续干燥的测控方法来调节排粮。

优选的是，

所述第二干燥低温介质经由冷凝气进风口进入换热管，所述外界冷空气经由冷空气进风口进入换热管，与所述第二干燥低温介质混合为混合冷凝介质；

通过调控冷凝气进风口和冷空气进风口的大小比例关系，使所述混合冷凝介质温度等于所述干燥低温介质的露点；

所述外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量的流量满足：

其中，W₀为所述外界冷空气流量，W₂为所述第二干燥低温介质流量，d₃为干燥低温介质的湿含量，d_m为所述混合冷凝介质的湿含量。

优选的是，还包括：

控制冷凝器内单位时间内的冷凝水量W₁来控制干燥段内每小时1％的干燥速率的降水量，W₁满足：

W₁＝1.5W_s

其中，W_s为单位时间内干燥段内粮食的失水量。

优选的是，计算冷凝器的单位时间内热负荷Q_h：

Q_h＝(W_h+W₁)(H_in-H_out)

其中，W_h为所述干燥低温介质流量；H_in为冷凝器入口端低温介质的空气焓值；H_out为冷凝器出口端干燥低温介质流量的空气焓值；

由热平衡可知冷凝器内混合冷凝介质单位时间的热负荷Q_c满足：

Q_c＝ηQ_h

其中，η为冷凝器内换热的热损失系数；

计算混合冷凝介质的流量W₀+W₂：

其中，C是冷凝器换热管内混合冷凝介质的比热，t₁为换热管入口处温度，并且t₁＝t_d，t₂为换热管出口处温度；

由此，可以分别计算出W₀和W₂。

优选的是，所述基于等效积温值粮食连续干燥的测控方法具体包括以下步骤：

步骤a、计算理论等效积温CT₀；

步骤b、计算实时等效积温CT₁：

式中，H_g为干燥段高度，H_s为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下移动的速度，T₁、T₂、……、T_n为多个温度传感器依次采集的粮食温度，T_e为平衡温度；

步骤c、当|CT₁-CT₀|≥ε时，调节排粮频率f，直到|CT₁-CT₀|＜ε；其中，ε为积温调节精度；

步骤d、根据干燥段进出口粮食水分的差值绝对值与水分控制精度之间关系调节理论等效积温为理论积温修正CT₀′。

优选的是，所述步骤d具体方法：当|m₂-m_t|≥δ,用理论积温修正CT₀′值代替理论积温CT₀；其中δ为水分控制精度，理论积温修正CT₀′满足：

CT₀′＝K₀×CT₀

其中，K₀为积温修正系数。

本发明所述的有益效果：1)改变了传统连续式粮食烘干机尾气不回收，或者只回收一部分的情形，使干燥介质形成了封闭循环，大大减少了能量传递的不可逆损失，加强了有效用能，达到节能40％以上。采用低成本电热清洁烘干替代高污染燃煤烘干；2)采用了冷凝水自动循环喷淋换热器清洗单元，为多级冷凝增热换热器增加了冷凝水清洗循环系统，可及时清洗换热管上的灰尘和泥土，尽可能减少其对换热效率的影响，并同时起到消除尾气从粮食中带入的灰尘和泥土的作用；3)通过控制冷空气入口和冷凝气入口的半径来调节外界冷空气和冷凝气的比例，以此来提高换热效率，达到指定的干燥效果；4)采用了基于出口水分自动检测的积温设定与排粮速度自动调节单元，自动检测烘干机内粮食积温值，自动调节排粮速度，并根据出口粮食水分在线检测值，自动修正积温设定，实现干燥过程自适应控制；5)相当于只采用了冷凝器给尾气冷凝降湿之后再循环使用，即干燥介质在电加热器、热风机、干燥段、冷凝器之间构成闭环，不仅达到节能环保的要求，而且设备投资比热泵装置少了三分之一以上，且更适合于超过80℃以上烘干作业。而现有热泵烘干机是采用热泵装置，通过工质不断完成蒸发、压缩、冷凝、节流、再蒸发的热力循环过程，将外部环境中的热量转移到烘干室，使烘干室内的空气加热到需要温度，环节多、设备造价高、不适合80℃以上烘干作业。

附图说明

图1为本发明的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置结构图。

图2为本发明的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置俯视图。

图3为本发明的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的工艺流程图。

图4为本发明的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法流程图。

图5为本发明的空气焓湿图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-3所示，本发明的一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置包括进粮、启动干燥介质循环、启动冷凝增热、启动喷淋除泥、测积温调速度、测水修正积温等部分组成。干燥机110，其自上而下依次设置有有缓苏段、干燥段、冷却段、排粮段、排粮口，在干燥段两侧从上至下以及冷却段设置有多个连通的管道111，冷却段两侧也设置管道111。缓苏段用于干燥过程中的谷物储存，干燥段用于谷物加热干燥，冷却段用于冷却谷物，排粮段设置在冷却段底部，排粮口的上方，其能将干燥后的谷物从排粮口排出到干燥机110外。提升机120设置在干燥机110外侧，呈竖直布置，并且提升机120的高度大于干燥机110的高度，在提升机120的底部设置有提粮口，提升机120将从提粮口进入的谷物提升至提升机120的顶端，使谷物进入干燥机110。输送机180连接提升机120底端提粮口与干燥机110排粮口，通过转动方向能够与提粮口相衔接，使从排粮口排出的谷物进入到提粮口。输送机180采用墙板式输送机。在干燥机底部设置有冷却风机112，给干燥段底部即将排出的粮食冷却。

多个干燥风机130的出口端分别与干燥段的一侧管道111连通，为干燥段提供所需温度的热风。干燥风机的数量和管道数量相同。多个加热器140(包括加热器141、142、143)，其出口分别与干燥风机130(包括干燥风机131、132、133)的入口端连通，提供均匀、稳定且可精确控制的干燥介质。冷凝器150入口与所述干燥机的另一侧管道分别连通，出口连通所述混风室160的入口，冷凝器150的换热结构为S型，是干燥段的尾气与换热管内的外界冷空气和一部分尾气冷凝气混合后气体的换热装置，将尾气中的显热和部分潜热回收利用并将尾气除湿。喷淋泵153设置在冷凝器150内，喷淋泵153通过水泵156连通，将冷凝水通过水泵156喷射到S型冷凝器150的每个换热管外表面，以除去干燥段尾气冷凝后留在换热管外表面的灰尘和泥土，且冷凝器150的换热管下方设置有刮泥机190，及时清理冷凝器底部的淤泥、杂质等，使冷凝器能够有效的运行。冷凝器用过一段时间后内部需要清洗除垢，清洗水通过清洗水溢流口154排出。

在冷凝器的换热管的入口端设置有进风口155，进风口155包括冷空气进风口和冷凝气进风口，所述冷凝气进风口连通所述冷凝器的出口，回收部分冷凝后气体，所述冷空气进风口连通外界空气。冷凝风机170设置在所述换热管的出口端，并且冷凝风机为引风式风机，其可以在换热管内形成负压，从而使得换热管的进风口155处的外界冷空气及冷凝后气体进入。同时，在冷凝气进风口和冷空气进风口处分别设置控制电门，并且由开关控制电门的开启和关闭(以及开启面积的大小)，从而控制冷凝气进风口和冷空气进风口的开口大小。将两处进来的气流混合，进入换热管内换热，防止换热管结冰。冷凝风机170为变频风机，将冷凝气与外界冷空气按比例配比，调节换热管的进风口155处风温在0℃以上，干燥机尾气露点温度以下，排潮引风机151与冷凝器150连接，并且排潮引风机151上设置有排潮口152。冷凝器150壳程湿度达到85％时启动排潮引风机151排潮，此时排入大气的尾气已经经过冷凝放热及除尘处理。冷凝器150上设置有溢流口154，用于排出干净的冷却水；并且溢流口154与所述水箱的连通，回收利用冷却水。排粮段设置有排粮机构，所述排粮机构包括叶轮，并且所述叶轮旋转带动位于叶轮上方的谷物运动到叶轮下方进而从所述排粮口排出。干燥机110上部缓苏段内设置有上、下料位传感器。冷凝器150上设置有常闭式百叶窗157，当潮引风机151工作时，常闭式百叶窗157打开。

节能工艺方法主要包括进粮、启动干燥介质循环、启动冷凝增热、启动喷淋除泥、测积温调速度、测水修正积温等部分组成，进粮过程如下：启动提升机给干燥风机从顶部上粮，料位器满粮报警后，料位控制提升机处于间歇进粮状态，维持系统作业的粮食连续流动；启动干燥介质循环：启动干燥风机、加热器，使干燥气流Q_d在干燥风机、干燥机、冷凝器、混风室160和加热器之间形成了封闭循环；启动冷凝增热：启动冷凝风机，根据冷凝后干燥气体的温、湿度，实时调节冷凝风机的频率以及冷空气进风口和冷凝气进风口处电门开启大小，来调节冷凝器的干燥气流Q，进行高效而适量的冷凝；启动喷淋除泥：启动刮泥机，及时清理冷凝器底部的淤泥、杂质等，使冷凝器能够有效的运行；测积温调速度：系统运行过程中，检测并计算系统的等效积温值，自动调节干燥机排粮速度；测水修正积温：在线检测干燥过程中粮食水分，自动修正积温设定值。冷凝循环增热连续式谷物干燥设备包括：加热器，用于提供稳定、可靠、可控的热能，进而加热干燥气流Q_d，接在干燥风机一端，干燥风机将通过加热器加热后的干燥气流Q_d再分别鼓入连续式粮食烘干机的三个干燥段，进行热风干燥过程，提升机用于将粮食提升到烘干机的顶部，实现从顶部上粮的作业和工作过程中间歇上粮作业，干燥段排出的干燥气流Q_d进入多级冷凝器，在多级冷凝器内，干燥气流Q_d冷凝放热并和从进风口进入多级冷凝器换热管内的外界空气与冷凝气流的混合气体交换热量，即流过冷凝器的干燥气流Q_d中的水蒸气由气态变成液态放出汽化潜热，同时干燥气流Q_d的湿含量降低，此时，通过调节冷凝风机的频率；，可实时控制干燥气流Q_d的冷凝强度，以调节干燥介质的温湿度并利于干燥作业，多级冷凝器壳程湿度达到85％时启动排潮引风机排潮，此时排入大气的烘干机尾气已经经过冷凝放热及除尘处理，是低温较干净的气体，多级冷凝器工作过程中，清洗喷淋管组不断将通过水泵抽出的冷凝水喷射到多级冷凝器的每个换热管外表面，以除去干燥气流Q_d从粮食中带入的并附着在换热管外表面的灰尘和泥土，同时刮泥机及时清除冷凝器底部的淤泥，冷凝器用过一段时间后，内部需要清洗除垢，清洗水通过清洗水出口排出，干燥到预定水分的粮食通过干粮输送机输送到储粮装置。

作为本发明的另一实施例还包括，整个系统配备一套控制柜，控制柜内的控制系统连接控制整个烘干系统的各个部件装置的协同工作，加热器140提供准确、均匀的烘干机所需温度的热风，温度数据可实时准确的反馈给控制系统，热风机130、提升机120、干燥机110、输送机180、水泵156都通过控制系统控制并同时开启工作，通过变频冷凝风机170和控制冷凝气与外界冷空气的混合比例以使冷凝器管程入口温度控制在0℃以上，尾气露点温度以下，从而保证换热管上的冷凝水不结冰，冷凝器150出口和入口安装温湿度传感器，实时检测冷凝器壳程的气体湿度不超过85％，超过时就启动排潮引风机151排潮。通过控制柜的控制系统自动调节冷凝风机风量，改变冷凝强度，使冷凝强度和干燥效率最优；通过全干燥机等效积温测量和干燥机出口水分检测，自动调节排粮电机转速实现干燥作业粮食流量的自动调节。在干燥段内设置有多个温湿度传感器，在冷凝器的进出口以及换热管的进出口也分别设置温度、湿度传感器，并都与控制系统连接，实现实时监测。

将连续式干燥机干燥段和冷却段的尾气通过冷凝器冷凝增热降湿之后全部回收利用循环，再(电)加热，再进入干燥段，形成空气源封闭循环或干燥热介质循环；清洗喷淋管组和水泵构成冷凝水清洗循环，不断清洗换热管，防止尾气从粮食中带入的灰尘和泥土粘附在换热管表面降低换热效率；通过控制系统自动调节冷凝风机风量，改变冷凝强度，使冷凝强度和干燥效率最优；通过全干燥机等效积温测量和干燥机出口水分检测，自动调节排粮电机转速实现干燥作业粮食流量的自动调节。

如图4所示，本发明提供了一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，主要包括：

将待干燥粮食装入干燥机至预定料位；

热介质依次经过加热器、干燥风机、干燥机，构成热介质流；

从所述干燥机排出的低温介质经过冷凝器处冷凝除水后得干燥低温介质，所述干燥低温介质分为第一干燥低温介质和第二干燥低温介质，所述第一干燥低温介质进入所述加热器，所述第二干燥低温介质与外界冷空气混合为混合冷凝介质；

所述混合冷凝介质与所述冷凝器内的低温介质进行换热冷凝；

采用基于等效积温值粮食连续干燥的测控方法来调节排粮。

在另一实施例中，具体方法包括：

步骤一、初算干燥气流所需降湿量即冷凝出水量

根据连续式粮食干燥机单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q，计算干燥过程中单位时间内的失水量W_s；

在此排粮速度下单位时间内干燥后粮食重量为：G₂＝Qρ，ρ为粮食容重；

根据粮食干燥过程中干物质不变原理有：G₁(1-M₀)＝G₂(1-M₁)，从而求得该排粮速度下单位时间内干燥前粮食重量G₁，式中M₀为粮食初始水分，M₁为粮食目标水分，初始状态下水分可以人工检测，干燥过程中水分通过系统自动检测；

从而求得干燥过程中单位时间内失水量W_s＝G₁-G₂，

根据实验数据总结，在单位时间内冷凝水量W_l＝1.5W_s的情况下，干燥系统可获得每小时降1％水的干燥速率，此处按W_l＝1.5W_s来确定单位时间内冷凝水量，根据系统工作过程中干燥情况，可以适当调整两者之间的比例。

步骤二、计算冷凝器热负荷

计算干燥低温介质流量W_h，即W_h为多个管道出口流量之和，根据安装在冷凝器入口处温湿度传感器检测到的低温介质的温湿度和冷凝器出口处干燥低温介质气体温湿度，查湿气体I-d数值表或根据空气焓湿图查得此状态下的湿空气焓值H_in和H_out，然后求得冷凝器的单位时间内热负荷Q_h。

其中，Q_h＝(W_h+W₁)(H_in－H_out)，式中其中，W_h为所述干燥低温介质流量；H_in为冷凝器入口端低温介质的空气焓值；H_out为冷凝器出口端干燥低温介质流量的空气焓值。

步骤三、计算冷凝器换热管内第二干燥低温介质与外界冷空气两种流体的流量配比。

所述外界冷空气与所述第二干燥低温介质的流量满足：

其中，W₀为所述外界冷空气流量，W₂为所述第二干燥低温介质流量，d₃为干燥低温介质的湿含量，d_m为所述混合冷凝介质的湿含量。

所述混合冷凝介质的湿含量d_m的确定方法：

在冷凝器的入口处设置有流量计，可以实时检测进入冷凝器的介质的流量Q，在冷凝器的入口和出口分别设置有温湿度计，用来测量低温介质和干燥低温介质的温度与湿度，同时进风风机入口处设置有测量外界冷空气的温湿度计，由此可以确定低温介质、干燥低温介质和外界冷空气在空气焓湿图上的状态点，如图5所示，A(d₀,I₀)为外界冷空气状态点，I₀为外界冷空气的热含量；C(d₂,I₂)为低温介质状态点。图中φ＝100％为等相对湿度线。本发明中控制混合冷凝介质的温度为干燥低温介质的露点，由此可以确定焓湿图中混合冷凝介质的状态点D(d₃,I₃)，I₃为混合冷凝介质的热含量；连接AD，找出等温线t＝t_d，线段AD与等温线t＝t_d相交于点M(d_m,I_m)，点M(d_m,I_m)为混合冷凝介质的状态点；其中，t_d为所述露点，其根据冷凝后的干燥低温介质的温湿度，查表或通过空气焓湿图可求得。I_m为混合冷凝介质的热含量。

步骤四、计算换热管内混合冷凝介质的流量W₀+W₂

根据热平衡方程有：ηQ_h＝Q_c，

式中η为以放热热量为准的换热管对外热损失系数，通常取值为0.97～0.98，Q_c为冷凝器混合冷凝介质热负荷。

其中Q_c＝(W₀+W₂)C(t₂-t₁)，式中W₀、W₂分别为外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量，C为冷凝器换热管内气体的比热，C＝4184×(0.24+0.00047d)J/kg·℃。t₁为换热管入口处温度，并且t₁＝t_d，t₂为换热管出口处温度，在换热管的出口处设置有温度传感器可以测得，并传输给控制系统。

由所述外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量的流量比例关系以及加和关系可以分别求出外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量。

步骤五、通过控制冷空气进风口和冷凝气进风口的大小，以及冷凝风机的频率来实现对外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量的控制。

由于风机的风量(流量)与风机转速成正比关系，且在已知冷凝风机的额定转速n₁ ⁰及其对应的额定流量Q₁ ⁰和可以得到：

其中，n₁为冷凝风机转速。为使得热效率和脱水效率达到最佳，可以通过上式来控制冷凝风机的转速n₁来控制换热管内混合冷凝介质W₀+W₂，则可以根据以上公式关系计算得知进冷凝风机的转速值，由此可以控制流量。

同时，由于冷空气进风口和冷凝气进风口的大小分别与外界冷空气流量和第二干燥低温介质流量成正比关系，因此可以根据需要的外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量比例关系调节冷空气进风口和冷凝气进风口的大小(或是冷空气进风口和冷凝气进风口的电门开启大小)。

同时，由于冷凝风机转速和频率也存在着如下的关系：

n₁＝60f/p

其中，n₁为冷凝风机转速，f为冷凝风机频率，p为冷凝风机旋转磁场的极对数。

由此，也可以通过改变冷凝风机的频率来控制其转速，由此控制冷凝风机的流量。

基于等效积温值粮食连续干燥的测控方法具体包括以下步骤：

步骤a、计算理论等效积温CT₀；

人工检测待干燥粮食初始水分m₁，连同目标水分m_t输入数据处理器；根据原粮水分、目标水分查表或作业经验或利用存储在数据处理器中的模型确定干燥所需要的理论积温值CT₀。

确定计算等效积温基点的平衡温度T_e，粗略控制时可以人为设定一个值；精细控制时，在文献中选择一个谷物干燥平衡水分模型，推导出平衡温度模型，并进行计算。

步骤b、计算实时等效积温CT₁：

测量干燥机横截面面积S，测量在时间t内和排粮频率f条件下的排粮轮排出的粮食总体积V，计算单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q和干燥机中粮食向下移动的速度v；

其中，

式中，K_f为校正系数，Q为单位时间内排粮轮排出的粮食体积，S为干燥机横截面面积，f为排粮频率，t为单位时间，V为排粮轮排出的粮食总体积；

采集得到所述缓苏段粮食温度，计算粮食等效积温CT₁；

其中，

式中，H_g为干燥段高度，H_s为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下移动的速度，T₁、T₂、......、T_n为多个设置在干燥机内温度传感器依次采集的粮食温度，T_e为平衡温度；

步骤c、当|CT₁-CT₀|≥ε时，则用PID调节排粮频率f，直到|CT₁-CT₀|＜ε；其中，ε为积温调节精度；

积温PID调节方法为：积温的调控是对水分的长期控制，所构建的PID控制器必须可以实现快速调节实时等效积温值，为了便于实现计算机编程，本专利采用数字增量式PID控制器，具体包括以下步骤：

第一步，计算出K_P、K_I、K_D三个控制参数的初始值；

第二步，求出理论等效积温CT₁与实时等效积温CT₂(k)的差值E(k)；

第三步，ΔU(k)＝K_PΔE(k)+K_IE(k)+K_D[ΔE(k)-ΔE(k-1)]；

第四步，f(k+1)＝f(k)+ΔU(k)；

其中，ΔE(k)＝E(k)-E(k-1)；k＝0，1，2…n，为采样的序号；K_P、K_I、K_D三个控制参数根据实际进行确定。

步骤d、根据干燥段进出口粮食水分的差值绝对值与水分控制精度之间关系调节理论等效积温为理论积温修正CT₀′。

所述步骤d具体方法：当|m₂-m_t|≥δ,用理论积温修正CT₀′值代替理论积温CT₀；其中δ为水分控制精度，理论积温修正CT₀′满足：

CT₀′＝K₀×CT₀

其中，K₀为积温修正系数。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，其特征在于，包括：

干燥机，其自上而下依次设置有缓苏段、干燥段、冷却段、排粮段、排粮口；并且所述干燥段两侧及冷却段两侧设置有多个连通的管道；

提升机，其设置在所述干燥机外侧，呈竖直分布，并且所述提升机能够将谷物从底端提升至顶端，使谷物进入所述干燥机；

输送机，其连接所述提升机底端与所述干燥机排粮口；

冷却风机，其入口端与所述冷却段的一侧管道连通；

多个干燥风机，其出口端与分别与所述干燥段的一侧管道连通；

多个加热器，其出口端分别与所述干燥风机的入口端连通；

冷凝器，其入口端与所述干燥段和所述冷却段的另一侧管道连通；所述冷凝器内设置有换热管；

混风室，其入口端与所述冷凝器出口连通，出口端分别连通所述加热器的入口端。

2.根据权利要求1所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，其特征在于，还包括：

冷凝风机，其设置在所述换热管的出口端；

进风口，其设置在所述换热管入口处，所述进风口包括冷空气进风口和冷凝气进风口，所述冷凝气进风口连通所述冷凝器的出口，所述冷空气进风口连通外界空气。

3.根据权利要求2所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，其特征在于，还包括：

排潮引风机，其与所述冷凝器连接，并且所述排潮引风机上设置有排潮口。

4.根据权利要求3所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置，其特征在于，还包括：

喷淋泵，其设置在所述冷凝器内上方；

水箱，其设置在所述冷凝器的排水口，与所述喷淋泵连接。

5.一种冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，其特征在于，包括：

将待干燥粮食装入干燥机至预定料位；

热介质依次经过加热器、干燥风机、干燥机，构成热介质流；

从所述干燥机排出的低温介质经过冷凝器处冷凝除水后得干燥低温介质，所述干燥低温介质分为第一干燥低温介质和第二干燥低温介质，所述第一干燥低温介质进入所述加热器，所述第二干燥低温介质与外界冷空气混合为混合冷凝介质；

所述混合冷凝介质与所述冷凝器内的低温介质进行换热冷凝；

采用基于等效积温值粮食连续干燥的测控方法来调节排粮。

6.根据权利要求5所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，其特征在于，

所述第二干燥低温介质经由冷凝气进风口进入换热管，所述外界冷空气经由冷空气进风口进入换热管，与所述第二干燥低温介质混合为混合冷凝介质；

通过调控冷凝气进风口和冷空气进风口的大小比例关系，使所述混合冷凝介质温度等于所述干燥低温介质的露点；

所述外界冷空气与所述第二干燥低温介质流量的流量满足：

其中，W₀为所述外界冷空气流量，W₂为所述第二干燥低温介质流量，d₃为干燥低温介质的湿含量，d_m为所述混合冷凝介质的湿含量。

7.根据权利要求6所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，其特征在于，还包括：

控制冷凝器内单位时间内的冷凝水量W₁来控制干燥段内每小时1％的干燥速率的降水量，W₁满足：

W₁＝1.5W_s

其中，W_s为单位时间内干燥段内粮食的失水量。

8.根据权利要求7所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，其特征在于，

计算冷凝器的单位时间内热负荷Q_h：

Q_h＝(W_h+W₁)(H_in-H_out)

其中，W_h为所述干燥低温介质流量；H_in为冷凝器入口端低温介质的空气焓值；H_out为冷凝器出口端干燥低温介质流量的空气焓值；

由热平衡可知冷凝器内混合冷凝介质单位时间的热负荷Q_c满足：

Q_c＝ηQ_h

其中，_η为冷凝器内换热的热损失系数；

计算混合冷凝介质的流量W₀+W₂：

其中，C是冷凝器换热管内混合冷凝介质的比热，t₁为换热管入口处温度，并且t₁＝t_d，t₂为换热管出口处温度；

由此，可以分别计算出W₀和W₂。

9.根据权利要求8所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，其特征在于，所述基于等效积温值粮食连续干燥的测控方法具体包括以下步骤：

步骤a、计算理论等效积温CT₀；

步骤b、计算实时等效积温CT₁：

式中，H_g为干燥段高度，H_s为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下移动的速度，T₁、T₂、……、T_n为多个温度传感器依次采集的粮食温度，T_e为平衡温度；

步骤c、当|CT₁-CT₀|≥ε时，调节排粮频率f，直到|CT₁-CT₀|＜ε；其中，ε为积温调节精度；

步骤d、根据干燥段进出口粮食水分的差值绝对值与水分控制精度之间关系调节理论等效积温为理论积温修正CT₀′。

10.根据权利要求9所述的冷凝循环增热连续式变温谷物干燥节能装置的控制方法，其特征在于，

所述步骤d具体方法：当|m₂-m_t|≥δ,用理论积温修正CT₀′值代替理论积温CT₀；其中δ为水分控制精度，理论积温修正CT₀′满足：

CT₀′＝K₀×CT₀

其中，K₀为积温修正系数。