刚收的稻谷水分高达22%-30%,要是24小时内没降到14%以下,霉菌就会“乘虚而入”,轻则影响米质,重则整批报废。深层床干燥机是常用设备,靠热风穿透厚层稻谷“吸水”,但问题也来了——风怎么吹才能既均匀又节能?印尼科研团队在《Frontiers of Structural and Civil Engineering》发表的研究中,用“虚拟风洞+多维度打分”组合拳,从四种设计里挑出了“通风王者”。

厚层干燥的“卡脖子”难题:风不均,干不透

深层床干燥机的核心是通风系统——热风得像“毛细血管”一样钻进几十厘米厚的稻谷堆。但现实很骨感:锥形地板会被卸粮通道“挡路”,导致底部风速忽大忽小;矩形管道排列的通风口,边角总留着“风死角”,局部要么过干(浪费电)要么过湿(长霉)。团队设计了四种组合:锥形/斜底地板+矩形/圆形管道,可到底哪种能让风“跑”得最匀?

虚拟风洞+多维度打分:给四种设计“排座次”

团队先用CFD(计算流体力学)当“虚拟风洞”,模拟四种设计的通风效果。屏幕上,风速、压力、温度和湿度的分布像“热成像图”:锥形地板的设计(模型1、2)里,卸粮通道附近的颜色深浅不一,说明风速不稳;矩形管道的(模型1、3)边角区域颜色偏暗,是“风没吹到”的地方。而斜底+圆形管道的模型4最“养眼”——斜底让风在底部自由流动,圆形管道像“放射状风道”,把风均匀分到每个角落。

但光看“热成像”不够,团队又请出AHP-TOPSIS(多指标决策法)当“裁判”,从风速均匀度、压力稳定性、温度湿度控制等维度打分。结果模型4以0.79的高分(满分1)拔得头筹,就像考试全科A+的“学霸”。

5小时实测:水分从25%降到13.9%

实验室测试验证了模型4的实力。5小时干燥后,稻谷平均水分从25%降到13.9%(刚好达标),干燥速率2.22%/小时,比其他设计快0.2%-0.3%/小时。更关键的是,各层水分差只有0.5%(13.7%-14.2%),没有“旱涝不均”的情况——底层没“过干浪费”,顶层也没“潮湿发霉”。

下一步:让干燥机自己“调风”

研究团队坦言,模型4的斜底+圆形管道设计解决了“基础款”通风不均的问题,但实际用起来还得看天吃饭——雨天湿度大,风得调大;晴天温度高,风得调小。他们计划开发智能控制系统,用传感器实时测环境温湿度,自动调节风量和温度,让干燥机从“固定模式”升级为“智能模式”。

来源: 农业科学与工程前沿