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短時間內抽出大量水蒸氣問題

糧食部門需要干燥糧食的量都比較大，因此，糧食真空干燥設備必須在短時間內抽出大量水蒸氣。現在的問題在于能夠抽出水蒸氣的真空泵就比較少，能夠抽出大量水蒸氣的真空泵就更少。

目前能夠抽出水蒸氣的真空泵有：水噴射泵、水蒸氣噴射泵、水環泵、低溫冷凝泵、干式真空泵等幾種。其中能夠抽出大量水蒸氣的真空泵有：水蒸氣噴射泵、低溫冷凝泵。

單級水蒸氣噴射泵的真空度過低，達不到糧食真空干燥所需要的壓力差，需要3級以上的水蒸氣噴射泵串聯，圖1給出的是5級串聯的水蒸氣噴射泵示意圖。

1.第一級噴咀；2.第二級噴咀；3.第三級噴咀；4.第四級噴咀；

5.第五級噴咀；6.第一級冷凝器；7.第二級冷凝器；8.第三級冷凝器

從圖1中可以看出其結構比較龐大，占地面積、空間都比較大，而且需要鍋爐供應水蒸汽，鍋爐內的壓力穩定，水蒸氣噴射泵的性能才能穩定，常規水蒸氣噴射泵為了能夠回水，需要架設到10米以上高度，在東北地區的冬天容易凍結。為了適應真空干燥事業需求，現在生產出來了低架式水蒸氣噴射泵，如圖2所示，解決了空間占用和凍結問題。但是，目前抽氣量還不能滿足需要。

1.架體；2.汽包；3.一號冷凝器；4.四級噴射器；5.五級噴射器A；

6.五級噴射器B；7.消音噴射器；8.引流噴射器；9.三級噴射器；

10.二級噴射器；11.一級噴射器

低溫冷凝泵在冷凍真空干燥設備上應用很普遍、很成功。但是，因為低溫制冷設備比較昂貴，而糧食真空干燥設備需要的制冷量太大，因此，低溫冷凝泵在糧食真空干燥設備上的應用在經濟上難以負擔。在糧食真空干燥設備上可以用溫度相對比較高的冷凝器，冷凝器可以有多種結構，圖3是混合式冷凝器示意圖。

圖3也是多級水蒸氣噴射泵二級以后的冷凝器。除了混合式冷凝器之外，還可以應用表面式冷凝器。無論哪種冷凝器都只能是將水蒸氣冷凝成水，不同溫度的水都對應一定的水蒸氣壓力，溫度越高，水蒸氣的壓力就越高。所以，單獨的水蒸氣冷凝器抽氣能力很差，無法應用，需要配備其他的真空泵。通常配備羅茨泵、水環泵機組，因為羅茨泵對進氣壓力的要求，所以需要配備前級泵。圖4給出的是常用的一種羅茨水環泵機組外形圖。

盡管上述真空泵機組可以抽出水蒸氣，但是都只能抽出干凈的水蒸氣，而被干燥的糧食往往都是含有大量雜質、灰塵的，所以在真空機組前還要加過濾器、除塵器等設備。

對于糧食真空干燥設備使用的冷凝器、過濾器、除塵器都需要自行設計，但在設計過程中缺少相關的設計參數，很多設計參數都是未知的，例如：干燥倉內糧食的放氣量、水蒸氣的出氣速率、糧食里邊含有的雜質量等參數都是未知的。過濾器設計困難、過濾器的通導能力未知、冷凝器設計困難、冷凝器需要撲集的水蒸氣量未知、冷凝器本身的通導能力計算困難、需要的前級真空泵機組難以確定……真是困難重重。用戶對糧食的干燥量要求比較大，單位時間需要排除大量的水蒸氣，在各個階段需要排除的水蒸氣量是變化的，這些也都給糧食干燥機的設計、制造帶來許多困難。

被干燥產品的質量保證問題

糧食干燥的用戶要求被干燥的糧食儲存時含水量是均勻的，可是，由于糧食在干燥倉內傳熱、傳質的問題，干燥倉的結構問題，使得糧食在實際干燥出倉時，很難保證含水率的均勻性。

在前幾年糧食干燥機的研制、調試過程中發現：問題最嚴重時，會出現沿著干燥倉內壁可以流出水來的現象，這里處理出來的糧食不但沒有干燥，反而是濕的；在干燥倉中間出來的糧食，有時不但是干的，而且是過分干燥的、甚至是糊的。這當然是極端現象，但是，到目前為止，完全合格的產品、達到糧食儲戶要求的產品還很少，甚至說還沒有。

這里除了理論問題、設備問題以外，可能還有糧食干燥工藝的問題。

結論與建議

本文提出一些糧食真空干燥過程中出現的難題，這些難題應該怎么解決，還需要大家討論，共同努力去尋找解決的辦法。我們這里想到的有：

（1）徹底改造現有的塔式糧食干燥倉結構。因為無法改變塔式干燥倉內糧食的傳熱、傳質特性，因此只能改變真空干燥倉的結構。但是，這里的矛盾很多，比如，要增加傳熱面積，就會使得結構復雜、浪費材料、降低干燥產品產量等。需要認真分析、討論、設計。最近看到程長青提出的用熱管技術加熱，可以實現節能、高效、增加加熱面積，作為糧食真空干燥機干燥倉內的加熱技術，應該說是一種新的設想，可以試驗。

（2）研究新的糧食真空干燥工藝。現在的糧食真空干燥工藝還是受到熱風干燥工藝的影響，采用塔式干燥倉。是否可以嘗試其他辦法，譬如臥式干燥倉，傾斜式干燥倉等，然后采用新的工藝辦法，這些都需要新的突破。

說起來容易，做起來難，創新能力、創新辦法、創新設計都需要創新人才。解決糧食真空干燥的難題真的需要這樣的創新人才。

本文節選自《糧食真空干燥技術的難題》一文

原文發表于：《真空》雜志2018年第2期

文章作者：張志軍，張世偉，徐成海

作者單位：東北大學機械工程與自動化學院