彭冬根, 聶江濤, 孫萬富

(1.南昌大學建筑工程學院, 南昌 330031; 2.無錫商業(yè)職業(yè)技術學院, 江蘇 無錫 214153)

我國主要糧食作物收獲時含水率較高，若未及時進行干燥處理會引起發(fā)芽或霉變等,造成較大的損失[1],濕糧需干燥至安全水分才能進行儲藏。隨著糧食產(chǎn)量的增長，濕糧干燥問題日益突出。目前糧食干燥技術有真空干燥[2]、紅外輻射干燥[3]、微波干燥[4]、太陽能干燥[5]等。

就倉干燥是將新收獲的高水分谷物直接入倉進行通風干燥，干燥完成后仍在該倉內(nèi)儲藏，可減少倉外晾曬、烘干等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)大批量處理，能較大限度地保持谷物品質(zhì)。根據(jù)入倉的空氣狀態(tài)，目前盛行的谷物就倉干燥方式為自然和加熱通風干燥。自然通風干燥直接將外界空氣通入糧倉，其方便且實用，但干燥周期長、易受天氣影響。加熱通風干燥將外界空氣升溫后送入糧堆干燥，可較好解決自然通風干燥存在問題[6]，但干燥空氣溫度較高會降低稻谷外觀品質(zhì)和食味值[7-8]。若因操作不當導致空氣溫度過高，或因提高干燥速率而過大增加空氣溫度時，將無法保持谷物品質(zhì)。在稻谷干燥模擬過程中，干燥空氣含濕量比空氣溫度對干燥速率的影響要大[9]。可采用以低含濕量且溫度不影響谷物品質(zhì)的空氣來進行谷物干燥。溶液除濕技術[10-11]可利用吸濕能力強的液體(如LiCl溶液[12])使潮濕空氣達到低含濕量的狀態(tài)，從而得到所需的干燥空氣。利用溫度較低的干燥空氣進行谷物就倉干燥，不會影響谷物品質(zhì)，且除濕鹽溶液可去除空氣中的部分霉菌、細菌[13]，有利于谷物干燥完成后的儲存。因此，可將除濕技術應用于谷物就倉干燥領域。

在溶液除濕系統(tǒng)中，再生器和除濕器分別需要熱源和冷源，而熱泵可以結合系統(tǒng)中除濕及再生兩個過程。熱泵驅(qū)動的溶液除濕系統(tǒng)常用于建筑空調(diào)系統(tǒng)中[14]，對于谷物干燥領域應用較少。合理的采用不同谷物就倉干燥方式是糧食干燥領域的有益嘗試，對發(fā)展谷物就倉干燥新型技術具有重大的意義。因而，本文基于上述構思將熱泵驅(qū)動的溶液除濕系統(tǒng)應用于谷物就倉干燥，采用最佳通風量對在全自然通風、溶液除濕系統(tǒng)和混合干燥三種方式下的干燥時長、谷物含水率和系統(tǒng)COP(coefficient of performance)的變化情況進行分析，可為實現(xiàn)安全、高效、節(jié)能的谷物就倉干燥過程提供選擇。

1 材料與方法

1.1 溶液除濕系統(tǒng)結構

系統(tǒng)由溶液除濕和就倉干燥兩部分組成，如圖1所示。溶液除濕部分對室外空氣進行處理，使空氣達到滿足干燥要求低含濕量的狀態(tài)。就倉干燥部分利用溶液除濕過程處理的空氣進行糧食干燥降水，使糧食達到安全水分。系統(tǒng)包括除濕溶液循環(huán)、制冷劑循環(huán)、空氣循環(huán)三個過程。

1.1.1除濕溶液循環(huán) 濃溶液進入除濕器與待處理空氣進行熱質(zhì)交換后成為稀溶液，經(jīng)溶液泵送至溶液-溶液熱回收器中換熱，然后經(jīng)過冷凝器升溫后進入溶液再生器中，被再生空氣處理成濃溶液，再次回至溶液-溶液熱回收器中與稀溶液進行熱交換降溫，最后在蒸發(fā)器中降溫進入除濕器進行下一輪循環(huán)。在循環(huán)過程中，采用熱回收器有利于提高除濕效率。

1.1.2制冷劑循環(huán) 制冷劑循環(huán)發(fā)生在壓縮機、冷凝器、膨脹閥以及蒸發(fā)器之間，制冷劑首先通過壓縮機從低壓變?yōu)楦邏籂顟B(tài)，然后進入冷凝器將放出的熱量傳遞給稀溶液，隨后通過膨脹閥變?yōu)榈蛪籂顟B(tài)，并在蒸發(fā)器中吸收濃溶液的熱量，最后進入壓縮機完成一輪循環(huán)。

1.1.3空氣循環(huán) 在再生器側進行再生空氣循環(huán)，環(huán)境空氣進入再生器中使溶液進行再生過程后進入空氣與空氣換熱器中與出除濕器的干燥空氣換熱，之后進入環(huán)境空氣中。在除濕器側進行干燥空氣循環(huán)，經(jīng)除濕器中處理后的低含濕量空氣在風機的作用下進入空氣與空氣換熱器中，與再生器中出來的再生空氣進行換熱升溫后，采用上行式通風經(jīng)糧倉底部進入糧堆向上流動進行干燥。糧倉出口空氣含濕量若小于環(huán)境空氣則可直接進入除濕器中循環(huán)(開啟空氣閥2，關閉空氣閥1、3)，否則采用室外環(huán)境空氣進行循環(huán)(開啟空氣閥1、3，關閉空氣閥2)。此過程可利用溶液再生過程再生空氣產(chǎn)生的熱量，升高入倉干燥的空氣溫度，有效地提高了谷物干燥的效率，并且熱回收器升溫有限，不會破壞谷物品質(zhì)。

注：1—環(huán)境空氣；2—再生器；3—溶液泵；4—溶液與溶液換熱器；5—除濕器；6—溶液閥；7—壓縮機；8—蒸發(fā)器；9—冷凝器；10—膨脹閥；11—風機；12—空氣-空氣換熱器；13—糧倉；14—谷物；15—空氣閥1；16—空氣閥2； 17—空氣閥3。Note:1—Ambient air; 2—Regenerator; 3—Solution pump; 4—Solution-solution heat exchanger; 5—Dehumidifier; 6—Solution valve; 7—Compressor; 8—Evaporator; 9—Condenser; 10—Expansion valve; 11—Blower; 12—Air-air heat exchanger; 13—Grain bin; 14—Grain; 15—Air valve 1; 16—Air valve 2; 17—Air valve 3.圖1 熱泵驅(qū)動的溶液除濕系統(tǒng)Fig.1 System of liquid desiccant dehumidification driven by heat pump for grain in-bin drying

1.2 模型建立

1.2.1除濕器/再生器模型 溶液除濕/再生系統(tǒng)采用叉流裝置,基于已有研究基礎來簡便分析其熱質(zhì)交換過程[15]，叉流裝置除濕/再生過程的能量和質(zhì)量守恒方程如下。

①空氣側熱質(zhì)交換。

(1)

(2)

②空氣與溶液熱質(zhì)守恒。

(3)

(4)

式中，ma、ms分別為空氣和溶液的質(zhì)量流量，kg·s-1；ha、hs、heq分別為空氣、溶液及與溶液平衡的空氣焓值，kJ·kg-1；wa、weq為空氣及與溶液平衡的空氣含濕量，kg·kg干-1；ξ為溶液的質(zhì)量濃度，kg·kg-1；γ為水蒸發(fā)潛熱，kJ·kg-1；NTU為溶液和空氣傳熱單元數(shù)；Le為劉易斯數(shù)。

1.2.2熱泵數(shù)學模型 冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑和冷卻(凍)水基于能量守恒傳熱原理，數(shù)學模型如下。

Qc=mw,cCp,w,c(tw,out,c-tw,in,c)=mref(hc,in-hc,out)

(5)

Qe=mw,eCp,w,e(tw,in,e-tw,out,e)=mref(he,out-he,in)

(6)

式中，Qc為熱泵冷凝器釋放熱量，kW；Qe為熱泵蒸發(fā)器吸收熱量，kW；mw,c、mw,e、mref分別為冷卻水、冷凍水、制冷劑的質(zhì)量流量，kg·s-1；Cp,w,c、Cp,w,e為冷卻水和冷凍水的比熱，kJ·kg-1·℃-1；tw,in,c、tw,out,c為冷卻水的入口及出口溫度，℃；tw,in,e、tw,out,e為冷凍水的入口及出口溫度，℃；hc,in、hc,out、he,in、he,out分別是冷凝器中制冷劑和蒸發(fā)器中制冷劑的入口和出口焓，kJ·kg-1。

壓縮機運行是一個涉及傳熱、傳質(zhì)較為復雜的多變壓縮過程，參照文獻[16]簡化數(shù)學模型如下。

(7)

mref=(ηvVth)/vp,in)

(8)

(9)

hp,out=hp,in+Wp

(10)

式中，Ti、To分別為壓縮機進出口溫度，K；Pc、Pe分別為冷凝器壓力和蒸發(fā)器壓力，Pa；Vth為壓縮機的理論容積排氣量，m3·s-1；Wp為壓縮機耗功，kW；k為壓縮機的絕熱指數(shù)；hv為壓縮機的容積效率；vp,in為壓縮機的制冷劑氣體進口比容，m3·kg-1；hp,in、hp,out分別為壓縮機進出口制冷劑焓，kJ·kg-1。

1.2.3膨脹閥數(shù)學模型 熱力膨脹閥的制冷劑流量計算公式如下[16]。

(11)

(12)

式中，Av為膨脹閥的通道面積，m2；CD為流量系數(shù)；rev,in為膨脹閥的制冷劑進口密度，kg·m-3；vev,in、vev,out為膨脹閥進出口制冷劑比容，m3·kg-1。

1.2.4熱回收效率模型 假定工質(zhì)在熱回收器內(nèi)物性參數(shù)不變且熱回收器對環(huán)境無散熱來簡化熱回收效率數(shù)學模型。空氣-空氣熱回收器的換熱效率(ε)計算公式[17]如式(13)所示。

ε=

(13)

式中，(qmc)min、(qmc)max分別為換熱器中兩種流體的質(zhì)量流量與其比熱乘積之間的小者與大者；NTUhe為換熱器傳熱單元數(shù)。

溶液-溶液熱回收器兩側換熱溶液的流量和比熱都近似相等，其換熱效率ε計算公式[17]如下。

(14)

1.2.5谷物就倉干燥模型 本文主要將溶液除濕系統(tǒng)應用于谷物干燥中，由于以熱濕傳遞為依據(jù)的谷物干燥過程非常復雜，為簡化計算，作如下假設：采用集中參數(shù)法，將糧倉視為一個整體，整個糧倉在同一瞬間處于同一狀態(tài)下；認為糧堆內(nèi)谷物顆粒大小及孔隙分布均勻，整個干燥過程均勻干燥；在谷物干燥過程中，認為谷物與干燥空氣充分接觸，從非平衡熱濕狀態(tài)逐漸達到平衡狀態(tài)。分別以空氣和谷物為研究對象建立以下數(shù)學模型。

①以空氣為對象。

CpaVερadta=hVΩ(tg-ta)dτ+maCpa(tai-ta)dτ

(15)

VερadYa=hmVΩ(Yg-Ya)dτ+maCpa(Yai-Ya)dτ

(16)

②以谷物為對象。

CgV(1-ε)ρgdtg=[Qh-hVΩ(tg-ta)-hmVΩ(Yg-Ya)γ]dτ

(17)

V(1-ε)ρbsdX=[Qm-hmVΩ(Yg-Ya)]dτ

(18)

式中，V、Ω分別為糧堆體積、谷物的比表面積，m3、m2·m-3；ε為糧堆孔隙率；tg、ta、tai分別是谷物溫度、空氣溫度、初始入倉溫度，K；Ya、Yg、Yai分別是空氣含濕量、谷物表面與平衡空氣的含濕量、倉內(nèi)初始空氣含濕量，kg·kg-1；Cpa、Cg分別是空氣和谷物比熱，kJ·kg-1·K-1；ρa、ρg、ρbs分別為空氣密度、谷物密度、谷物干物質(zhì)的密度，kg·m-3；dτ為時間步長，h；h、hm分別是空氣與谷物之間的傳熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)，kJ·m-2·K-1·h-1、kg·m2·h-1；X為谷物含水率(干基)；Qh、Qm分別為谷物呼吸產(chǎn)熱量和產(chǎn)濕量[18]，kJ、kg。

上述公式(15)～(18)中，hm、h[19]表達式和稻谷參數(shù)Cg、ρg表達式[19]如下。

(19)

(20)

式中，v為流經(jīng)谷物表面的風速，m·s-1；M為谷物含水率(濕基)，%。

1.3 系統(tǒng)性能評價指標

糧倉干燥采用兩種干燥方式性能系數(shù)指標:溶液除濕系統(tǒng)干燥(COPr)和自然通風干燥(COPz)。

(21)

(22)

Qa=|maCpa(Tao-Tai)|+|maγ(Yao-Yai)|

(23)

Qq=maγ(Yao-Yai)

(24)

式中，Wp、Wb為壓縮機功率和風機功率，kW；Qa為糧倉進出口空氣顯熱量與潛熱量絕對值之和，kW；Qq為除去糧倉水分潛熱量，kW；ma為空氣流量，kg·s-1；Tai、Tao為糧倉進出口空氣溫度，℃；Yai、Yao為糧倉進出口空氣含濕量，kg·kg-1。

1.4 模型驗證

為評價本文提出的熱泵驅(qū)動的溶液除濕谷物就倉干燥系統(tǒng)模型的準確性，對模型進行驗證。選用已有研究中通過實驗所得數(shù)據(jù)作為參考對象與在相同條件下利用模擬所得結果進行對比。驗證熱泵模型熱泵的制冷量Qe和制熱量Qc來源于文獻[20-21]，除濕器的除濕率mde和再生器的再生率mre來源于文獻[22]，谷物含水率來源于文獻[23]，分別用于驗證熱泵模型、除濕器和再生器模型和谷物就倉干燥模型。實驗值為M1，模擬值為M2,誤差率e計算公式如下。

(25)

1.5 模擬方法

根據(jù)上述系統(tǒng)組成及構建的數(shù)學模型，利用MATLAB進行程序編譯，模擬熱泵驅(qū)動的溶液除濕系統(tǒng)應用下的谷物就倉干燥過程，熱泵系統(tǒng)相關參數(shù)見表1。選取江西南昌地區(qū)10月份中下旬稻谷收割時節(jié)稻谷及天氣等各項參數(shù)作為模擬的初始參數(shù)，谷物類型為粳稻，相關參數(shù)如表2所示。根據(jù)相關規(guī)范確定，所選糧食及糧倉參數(shù)的安全干燥期為14 d[24]，儲藏安全水分為14.5%以下[25]。谷物干燥過程系統(tǒng)能量消耗設備來源主要為風機和壓縮機，總耗能為兩者運行所需的能量消耗之和。采用自然通風干燥時亦采取上行式通風，僅考慮糧層阻力，布置較為簡單，風機功率選取為11.5 kW；采用溶液除濕系統(tǒng)干燥時，考慮風道和溶液等阻力，風機功率選取為17.5 kW。

表1 熱泵驅(qū)動溶液除濕系統(tǒng)相關參數(shù)Table 1 Related parameters of the liquid desiccant dehumidification system driven by heat pump

表2 模擬糧倉、谷物及天氣相關參數(shù)Table 2 Related parameters of simulation grain bin, grain and weather

2 結果與分析

2.1 模型驗證結果分析

2.1.1谷物就倉干燥數(shù)學模型驗證 谷物就倉干燥模型驗證結果如表3所示，可知谷物含水率實驗值與模型計算值誤差范圍處于±3%以內(nèi)，二者吻合較好，說明此模型能較好地預測谷物干燥過程含水率變化情況。

表3 谷物就倉干燥數(shù)學模型驗證結果Table 3 Validation of grain in-bin drying mathematical model

2.1.2熱泵模型和除濕器/再生器模型驗證 熱泵模型和除濕器/再生器模型驗證情況如圖2所示，驗證相關參數(shù)分別如表4和表5所示，可知熱泵模型和除濕器/再生器模型相對誤差范圍均處于±15%以內(nèi)，模擬值與實驗值之間誤差較低，從而驗證了熱泵及除濕器/再生器模型的準確性。

表4 除濕器/再生器模型驗證相關參數(shù)Table 4 Parameters of Dehumidifier/Regenerator model validation

表5 熱泵模型驗證相關參數(shù)Table 5 Parameters of heat pump model validation

圖2 熱泵和溶液除濕器/再生器數(shù)學模型驗證Fig.2 Validation of heat pump and Dehumidifier/Regenerator mathematical model

2.2 糧倉通風量對溶液除濕谷物就倉干燥的影響

在滿足安全干燥期的要求下,不同風量對稻谷干燥的時長及總能耗的影響如圖3所示?？梢钥闯觯赫w而言，隨著風量的增加，干燥時長相應地降低，而干燥總耗能先部分減小后再增加。風量較低時干燥時間較長，隨著的風量逐步增加(150～250 m3·h-1·t-1)，干燥時間降低的較快，隨著風量繼續(xù)增大(>300 m3·h-1·t-1)，干燥時間下降速度趨于平緩。這表明當風量增加達到一定數(shù)值時，干燥效果減緩。系統(tǒng)耗能為先降后增的趨勢，這是由于風量很低時，雖然風機功率較低，但整個干燥時間較長，整體耗能較高；當風量繼續(xù)增加時(>200 m3·h-1·t-1)，干燥時間下降較快，干燥效果較好，耗能逐步上升。從上述分析可知，在滿足谷物安全干燥期的基本要求下，選取適當?shù)娘L量有利于系統(tǒng)干燥效果的提升和能耗的節(jié)約。

圖3 干燥時間及總耗能隨風量的變化情況Fig.3 Changes of drying time and total energy consumption with air flow rate

從上述模擬結果可知，利用溶液除濕系統(tǒng)對谷物進行就倉干燥，采用風量為200 m3·h-1·t-1時，谷物達到安全水分時長為200 h，滿足安全干燥期要求且系統(tǒng)耗能較低。因此，本研究確定耗能最低的最佳通風量為200 m3·h-1·t-1，滿足文獻[24]中對風量的要求，下文基于該最佳通風量對系統(tǒng)進行模擬研究。

2.3 三種不同的干燥方式對谷物含水率的影響

圖4顯示了在全自然通風、溶液除濕干燥及兩者結合的混合干燥三種干燥方式下谷物含水率的變化情況?？梢钥闯觯攦H采用全自然通風或溶液除濕系統(tǒng)進行谷物干燥時，在整個干燥過程中谷物含水率均呈逐漸減緩的趨勢下降；在混合干燥過程中，前期為自然通風，谷物含水率下降速率較低，后期為溶液除濕，谷物含水率下降速率增高，直至干燥完成。當采用全自然通風干燥時，在安全干燥期內(nèi)，谷物水分降低較少且無法降至安全儲存要求。當以溶液除濕系統(tǒng)進行干燥處理時，干燥時長較短，遠低于安全干燥期；利用混合干燥方式亦可以將谷物降至安全水分，但需考慮安全干燥期對自然通風時間的限制。在混合干燥下，當自然通風時間為165 h時，干燥總時間略小于安全干燥期，故應控制自然通風時間在165 h以內(nèi)以滿足安全干燥期的要求。

注：LD—溶液除濕干燥；C65—混合干燥，自然通風65 h；C105—混合干燥，自然通風105 h；C165—混合干燥，自然通風165 h；ND—全自然通風干燥。Note: LD—Liquid desiccant dehumidification drying；C65—Combination drying, natural ventilation for 65 h；C105—Combination drying, natural ventilation for 105 h；C165—Combination drying, natural ventilation for 165 h; ND—Natural ventilation drying.圖4 在三種不同的干燥方式下干燥過程中谷物含水率的變化情況Fig.4 Change of grain moisture content during drying under three different drying methods

2.4 混合干燥方式下自然通風時長對干燥時間及耗能的影響

在混合干燥下，選取合適的自然通風時長雖然可以滿足安全干燥期要求，但自然通風干燥能力有限，需考慮自然通風時長對系統(tǒng)能耗的影響。谷物達到安全水分所需時間及總耗能隨自然通風時長變化情況如圖5所示。隨著自然通風時長不斷增加，溶液除濕系統(tǒng)運行時間相應地減少，而完成干燥所需總時間不斷增加。溶液除濕系統(tǒng)開始運行時谷物含水率相應地降低，因此其運行時間減少；而自然通風處理谷物的干燥效果低于溶液除濕系統(tǒng)，故而完成干燥的總時間增加。系統(tǒng)總耗能為先降后增的趨勢，出現(xiàn)這個現(xiàn)象是因為谷物初始含水率較高，采用自然通風干燥時，短時間內(nèi)去除谷物的水分較快，之后隨著時間增加，谷物含水率下降呈逐漸減緩的趨勢，去除水分的能力逐漸降低。因此，采用混合干燥方式進行干燥時，選取合適的自然通風時長有利于降低系統(tǒng)的耗能。自然通風時長為65 h時，混合干燥系統(tǒng)總耗能最低，為耗能最低的最佳自然通風時長。采用混合干燥時，在無特殊干燥時間要求下，應采用最佳自然通風時長以節(jié)約能耗。

圖5 干燥時間及總耗能隨自然通風時間變化情況Fig.5 Change of drying time and total energy consumption with natural ventilation time

2.5 三種干燥方式下系統(tǒng)COP變化情況

上述三種方式干燥過程中系統(tǒng)整體COP變化情況如圖6所示。全自然通風干燥時間為規(guī)定安全干燥期，另外兩種方式為谷物至安全水分所需時間。

圖6 干燥過程中三種干燥方式COP變化情況Fig.6 COP changes of three drying methods in drying process

全自然通風干燥COP處于1.1～2.7之間，均值為1.5，由于室外空氣含濕量較高，對谷物降水效果較差，且隨著干燥時長的增加谷物降水能力下降，因而在整個干燥過程中COP偏低且呈下降的趨勢。溶液除濕系統(tǒng)COP范圍在3.2～5.5之間，均值為4.3，隨著干燥過程的不斷進行其值不斷下降，這是由于隨著干燥時間的增加，谷物降水能力下降。在整個干燥過程中，糧倉進出口空氣含濕量差由3.83降至1.345 g·kg-1，空氣溫差由5.3降至3.6 ℃，兩者不斷減小，導致潛熱量和顯熱量均降低?；旌细稍餅椴捎米罴炎匀煌L時長下的干燥過程，COP均值為3.8，在自然通風時間內(nèi)COP偏低，自然通風結束后為溶液除濕干燥，COP突增，之后與溶液除濕干燥趨勢一致隨著干燥過程進行而不斷降低。

2.6 不同干燥方式性能對比

為進一步驗證溶液除濕谷物干燥過程的經(jīng)濟性，與其他谷物干燥方式進行對比。代建國等[26]通過利用熱泵進行谷物就倉干燥，得出了干燥過程中熱泵的性能系數(shù)。在相同天氣及谷物參數(shù)條件下，單獨采用溶液除濕系統(tǒng)進行干燥，運行工作1 d內(nèi)二者COP對比情況如表6所示。由表6可知，本文溶液除濕系統(tǒng)干燥整體COP范圍在3.7～4.1之間，均值為3.9，較高于熱泵COP。由于溶液除濕熱泵的冷凝和蒸發(fā)壓差較傳統(tǒng)熱泵小，故其COP較高?？梢钥闯?，采用溶液除濕系統(tǒng)進行谷物就倉干燥相對于熱泵干燥方式較好，具有一定的優(yōu)越性。

表6 不同干燥方式系統(tǒng)性能系數(shù)對比Table 6 Comparison of system coefficients of performance in different drying methods

3 討論

對于谷物干燥而言，首先考慮干燥時間是否滿足谷物的安全干燥期要求，其次考慮對干燥時間及耗能的優(yōu)化。由于稻谷收割入倉時含水率較高，采用自然通風方式能有效地去除稻谷的部分水分，因此提出以在干燥前期采用自然通風干燥，后期采用溶液除濕系統(tǒng)干燥的混合方式進行谷物干燥。本文將溶液除濕技術應用于就倉干燥領域，提出熱泵驅(qū)動的溶液除濕谷物就倉干燥系統(tǒng)。分別對系統(tǒng)中各部件數(shù)學模型進行建立及準確性驗證，熱泵和除濕器/再生器模型輸出參數(shù)分別與前人實驗參數(shù)[20-22]對比，誤差范圍較小，谷物就倉干燥模型所得谷物含水率模擬值與實驗值[23]二者吻合較好，各模型準確性得到驗證。

糧倉通風量是影響谷物干燥的一個重要因素，為了尋求滿足基本干燥要求下的最佳通風量，研究了風量對系統(tǒng)的耗時及耗能影響，及在全自然通風、溶液除濕系統(tǒng)和混合干燥三種方式下谷物含水率和系統(tǒng)COP的變化情況，通過研究不同通風時長對干燥時間及耗能的影響來確定其最佳通風時長。在南昌地區(qū)秋季谷物收獲時期，利用溶液除濕系統(tǒng)將谷物干燥至安全水分且要求能耗較低的情況下，最佳通風量選擇為200 m3·h-1·t-1，此時干燥時間短，為200 h(約8 d)，符合安全干燥期14 d的要求[24]。采用最佳通風量，在三種干燥方式下對谷物進行干燥對比，采用全自然通風干燥無法滿足干燥要求，采用混合干燥方式有利于降低耗能，耗能最低的最佳自然通風時長為65 h。

為研究干燥過程中熱力學上的經(jīng)濟性，對上述三種方式干燥過程中系統(tǒng)整體COP變化情況進行分析。溶液除濕干燥過程熱力學上的收益為糧倉進出口空氣焓差，自然通風干燥收益為除去谷物水分的潛熱量，收益與輸入代價比值為系統(tǒng)性能系數(shù)COP。全自然通風和溶液除濕系統(tǒng)干燥過程COP變化均隨干燥時間增加而降低，且溶液除濕系統(tǒng)干燥過程COP范圍為3.2～5.5較高于自然通風干燥。在相同條件下單獨利用溶液除濕系統(tǒng)進行谷物干燥，干燥過程中系統(tǒng)COP與熱泵干燥[26]相比較高，可知溶液除濕系統(tǒng)干燥效果較好。