固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机的制作方法

本发明属于干燥设备技术领域，具体涉及一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机。

背景技术：

我国每年产生农作物秸秆的总量约为10亿吨，总产量占世界首位。目前，秸秆的利用主要包括能源化利用、饲料化利用、原料化利用和肥料化还田利用等几种方式，但全国每年仍有2亿吨的秸秆未有效开发利用，过剩的秸秆主要采用田间焚烧的方式进行处理。秸秆焚烧不仅造成了资源浪费和环境污染，同时也破坏了土壤的抗旱保湿能力。因此，秸秆资源化利用成为目前亟待解决的问题。

水稻毯钵耦合生态育秧盘(简称生态育秧盘)是水稻秸秆营养穴盘升级换代产品，它以农作物秸秆为主要原料，同时添加水稻生长所必须的营养添加剂、灭菌杀毒剂，经气压成型和干燥定型等加工工艺制备而成。因此，水稻毯钵耦合生态育秧盘生产，不仅消耗大量的农作物秸秆，增加秸秆的资源化利用途径，而且所生产的生态育秧盘还具有蓄水保墒、提高土壤肥力、延长水稻生长期、提高水稻产量等优点，增加农民的收入。

在生态育秧盘生产中，生态育秧盘经真空吸附成型后，水分含量高，强度低，无法满足播种、育秧、插秧和运输的要求，因此，必须对真空吸附成型后的生态育秧盘进行干燥，以满足生产要求。目前，生态育秧盘(水稻秸秆营养穴盘)干燥主要有自然干燥和热风干燥两种方式。自然干燥生态育秧盘受自然环境影响比较大，干燥效率低，干燥后的生态育秧盘强度低，翘曲严重，严重影响生态育秧盘的质量及水稻生产的后续工作；热风干燥虽然能够满足生态育秧盘干燥质量的要求，但热风干燥效率低，耗能大，增加了生产成本，阻碍了生态育秧盘进一步的推广和应用，因此，急需采用一种新型的干燥方式对生态育秧盘进行干燥。

微波干燥技术是当前干燥技术研究中的热点领域及方向之一。微波干燥是微波通过波导装置引导进入物料内部，物料内部迅速吸收微波能量使温度上升，引起物料中水分由内部向表面迁移并从物料表面蒸发，最终达到干燥目的。与传统干燥方式相比，微波干燥具有干燥速度快、传热效率高、干燥时间短等特点；微波干燥还具备加热温度均匀、干燥品质高、设备简单易于操作控制、热能利用率高、节能环保的特点。但是，微波干燥过快的加热速率会导致物料内部的水分不能及时有效的排出或物料内部温度过高造成产品表面硬化或糊化，从而影响干燥品质。

气体射流冲击干燥是在干燥过程中将具有一定压力的加热气体，以较高速率通过一定形状的喷嘴喷出并直接冲击在物料表面，从而带走物料内部水分的干燥方式。干燥时，气体作为低质量的流体经喷嘴喷出并以极高速率冲击在物料表面，致使物料表面的气体边界层非常薄，从而有效提升了干燥介质与物料表面的传热与传质效率。与传统的热风干燥相比，气体射流冲击干燥具有超出几倍乃至一个数量级的传热系数，加强了水分的排除，因而大大缩短了干燥时间，提高了干燥速度。但是，气体射流冲击干燥对能量的消耗比较大，不利于节约生产成本。

微波射流冲击耦合干燥技术是将微波和高速气体射流同时作用在干燥物料上，对干燥物料进行干燥。目前还没有学者将微波射流冲击耦合干燥技术应用在物料干燥上，更没有学者将此项技术应用在生态育秧盘干燥上，而实现微波射流冲击耦合干燥技术的干燥设备研究在国内外还是一片空白。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题和不足，本发明提供了一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机，能够实现微波射流冲击耦合干燥技术，该设备不仅具有微波干燥、射流冲击干燥、微波射流冲击耦合干燥、微波射流冲击间歇干燥的功能，还具有物料炭化的功能。该设备不仅能够完成对生态育秧盘的干燥，还可以完成对其它农产品的干燥。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机，包括微波干燥系统、射流冲击干燥系统和控制系统；所述微波干燥系统和射流冲击干燥系统分别通过微波和气体射流冲击对干燥物料进行干燥，二者同时用于对包括生态育秧盘在内的干燥物料进行干燥；所述控制系统分别与微波干燥系统和射流冲击干燥系统连接，用于对微波干燥系统和射流冲击干燥系统进行控制。

优选地，所述微波干燥系统主要由微波发生器、微波射流冲击干燥室组成；所述微波射流冲击干燥室内安装有微波发生器；在微波射流冲击干燥室壁相对于微波发生器一侧，设有气体排风口，用于将生态育秧盘蒸发出来的水蒸气及时排到微波射流冲击干燥室外，防止在生态育秧盘表面及干燥腔体产生结露。

优选地，所述气体排风口由60个直径为2mm的小孔组成，孔与孔之间的间距为2mm。

优选地，所述微波射流冲击干燥室的结构尺寸为：长为640-700mm，高为420-470mm，宽为660-720mm；微波射流冲击干燥室采用壁厚为1mm的304白钢制造。

优选地，所述射流冲击干燥系统主要由风机、温度传感器、风速传感器、通风管、气流均布器、射流管、射流初次分配稳定器、微波射流冲击干燥室和加热器系统组成；所述气流均布器安装在微波射流冲击干燥室的上部，通过射流管与微波射流冲击干燥室内腔相通；气流均布器用于将高速和具有一定压力的热气流均匀喷入到微波射流冲击干燥室内生态育秧盘的表面，使生态育秧盘受热均匀；所述射流初次分配稳定器安装在气流均布器和加热器系统之间，用于起到稳流、定压的作用；所述温度传感器和风速传感器安装在射流初次分配稳定器上，分别用于监测温度和风速；所述通风管的两端分别连接有风机、加热器系统、射流初次分配稳定器，用于将风机吹出来的冷风经加热器系统加热后，通过通风管流入射流初次分配稳定器内。

优选地，所述射流初次分配稳定器采用壁厚为1mm的304白钢制造而成，其尺寸为微波射流冲击干燥室尺寸的1/2、1/3或1/4，具体尺寸根据实际生产要求及整机尺寸确定。

优选地，所述气流均布器具有三角型扰流板或半月型扰流板，用于保证气流分布均匀。

优选地，所述气流均布器的尺寸参数，除了根据微波射流冲击干燥室的尺寸确定外，还要满足气流均布分配的要求；气流均布器出口射流管采用直径为1-5mm的白钢管或塑料管，具体数量由气流均布器的尺寸决定。

优选地，所述加热器系统包括电加热棒、加热器外罩和导线；所述电加热棒采用碳纤维远红外石英电热管作为加热源，所述加热器外罩的直径为89mm，长度为420-480mm，采用壁厚为2mm的白钢管制成。

优选地，所述控制系统主要由控制器、称重传感器托盘、称重传感器、微波警示灯、控制面板、总开关及指示灯、微波控制开关及指示灯、风机控制开关及指示灯、微波功率调节器、温度显示控制仪、微波功率显示器、风速调节器、风速显示器、重量显示控制仪、微波射流冲击干燥室门和无线信号发生器组成，用于实现温度控制、微波功率调节、气体射流速度调节、生态育秧盘水分实时测量及控制、干燥炭化控制、安全及警示作用；所述微波功率调节器、微波功率显示器、微波警示灯、微波射流冲击干燥室门、温度显示控制仪、风速调节器和风速显示器都与控制面板电性相连，并受控制器控制；所述微波警示灯位于微波射流冲击耦合干燥机的顶部，用于警示工作人员远离微波辐射区。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用微波干燥和射流冲击耦合干燥原理进行工作，工作时，微波和高速气体射流同时作用在生态育秧盘上，综合了微波干燥和气体射流冲击干燥的优点，具有比微波干燥和气体射流冲击干燥更快的干燥速率、更高的干燥品质。

(2)干燥时，微波具有穿透性，使作用于物料的微波能转化为热能，物料无需预热即可快速升温，同时高速气体射流垂直作用于物料表面，干燥前期可加快物料升温速率；中期可及时吹散物料蒸发的水蒸气，防止物料表面及干燥腔体产生结露；后期可对物料表面进行降温，防止微波干燥物料过热导致物料糊化而影响干燥品质。

(3)由于微波射流冲击耦合干燥具有比微波干燥和气体射流冲击干燥更快的干燥速率、更高的干燥品质，可以广泛应用在农产品生产、农产品加工以及食品工业等方面，具有广阔的发展前景。

(4)微波射流冲击耦合干燥机体积小、易操作、损耗低、无污染。

(5)微波射流冲击耦合干燥机能够实现包括微波干燥、气体射流冲击干燥、微波与气体射流冲击间歇干燥和微波与气体射流冲击耦合干燥在内的多种干燥模式，并能通过电脑(或手机)进行远程控制与监测干燥过程。

附图说明

图1是本发明所提供的一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机的右视图。

图2是本发明所提供的一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机的主视图。

图3是本发明所提供的一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机的三维结构示意图。

附图标记说明：1、加热器外罩；2、电加热棒；3、通风管；4、射流初次分配稳定器；5、温度传感器；6、风速传感器；7、控制器；8、微波发生器；9、气流均布器；10、射流管；11、热气排风口；12、微波射流冲击干燥室；13、称重传感器托盘；14、称重传感器；15、风机；16、微波警示灯；17、控制面板；18、总开关及指示灯；19、微波控制开关及指示灯；20、风机控制开关及指示灯；21、微波功率调节器；22、风速调节器；23、微波功率显示器；24、风速显示器；25、温度显示控制仪；26、重量显示控制仪；27、微波射流冲击干燥室门。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机，主要由微波干燥系统、射流冲击干燥系统和控制系统组成，具体结构如图1-图3所示。

一、微波干燥系统

微波干燥系统主要由微波发生器8、微波功率调节器21、微波功率显示器23、微波警示灯16、微波射流冲击干燥室12组成。

微波射流冲击干燥室12安装有微波发生器8、称重传感器托盘13、称重传感器14和气流均布器9；在微波射流冲击干燥室壁相对于微波发生器8一侧，钻有气体排风口11，气体排风口11由60个直径为2mm的小孔组成，孔与孔之间的间距为2mm，能将生态育秧盘蒸发出来的水蒸气，及时排到微波射流冲击干燥室12外，防止在生态育秧盘表面及干燥腔体产生结露，影响干燥质量及增加能耗；根据生态育秧盘的结构尺寸以及能够保证微波在微波射流冲击干燥室内分布均匀，微波射流冲击干燥室12的结构尺寸为：长为640-700mm，高为420-470mm，宽为660-720mm；微波射流冲击干燥室12由壁厚为1mm的304白钢制造。

微波发生器8、微波功率调节器21、微波功率显示器23、微波警示灯16都与控制面板电性17电性相连，并受控制系统控制。

二、射流冲击干燥系统

射流冲击干燥系统主要由风机15、风速调节器22、风速显示器24、温度传感器5、温度显示控制仪25、通风管3、气流均布器9、射流管10、射流初次分配稳定器4、微波射流冲击干燥室12和加热器系统组成。

加热器系统由电加热棒2、加热器外罩1和导线等组成。电加热棒2选择碳纤维远红外石英电热管作为加热源，碳纤维远红外石英电热管热效率高，电气性能稳定，频繁启动以及长期连续工作时，热功率非常稳定，本发明选择4个碳纤维远红外石英电热管作为加热源，4个电热管之间的夹角为90°，其中1根备用；加热器外罩1的直径为89mm，长度为420-480mm，由壁厚为2mm的白钢管制成。

气流均布器9安装在微波射流冲击干燥室12的上部，通过射流管10与微波射流冲击干燥室12内腔相通。气流均布器9能够将高速和具有一定压力的热气流均匀喷入到微波射流冲击干燥室12内生态育秧盘的表面，使生态育秧盘受热均匀，保证干燥的品质。气流均布器9具有三角型扰流板或半月型扰流板，能够保证气流分布均匀。制造气流均布器9的材料，如果干燥物料为果蔬或其它食品，则选用厚度为1mm食品级的304钢板，否则可以采用其它具有抗腐蚀的不锈钢板。气流均布器9的尺寸参数，除了根据微波射流冲击干燥室12的尺寸确定外，还要满足气流均布分配的要求。气流均布器9出口射流管的直径为1-5mm白钢管或塑料管，数量为(12-24)×(12-24)个，具体数量由气流均布器的尺寸决定。

射流初次分配稳定器4安装在气流均布器9和加热器系统之间，起到稳流、定压的作用。为了能够方便、精确测量微波射流冲击干燥室12内的温度及气流速度，将温度传感器5和风速传感器6也安装在射流初次分配稳定器4上。射流初次分配稳定器4由壁厚为1mm的304白钢经冲压、焊接制造而成，其尺寸为微波射流冲击干燥室12尺寸的1/2、1/3或1/4，具体尺寸根据实际生产要求及整机尺寸确定。

通风管3的两端连接有风机15、加热器系统、射流初次分配稳定器4，气流均布器9，风机吹出来的冷风经加热器系统加热后，通过通风管3流入射流初次分配稳定器4内进行稳流、定压后，进入气流均布器9内进行均匀分配，均匀分配后的的气体通过射流管10进入微波射流冲击干燥室12内，对生态育秧盘进行干燥。

风机15、电加热棒2、风速传感器6、温度传感器5、温度显示控制仪25、风速调节器22和风速显示器24都与控制面板17电性相连。

三、控制系统

控制系统主要由温度传感器5、风速传感器6、称重传感器托盘13、称重传感器14、微波警示灯16、控制面板17、微波功率调节器21、温度显示控制仪25、微波功率显示器23、风速调节器22、风速显示器24、重量显示控制仪26、微波射流冲击干燥室门27、软件系统和无线信号发生器等组成。

控制系统的作用包括以下几个方面：

1、温度控制：通过温度传感器5、温度显示控制仪25、控制面板17和加热器系统等工作部件相互作用，调节与控制微波射流冲击干燥室12内的温度，使微波射流冲击耦合干燥机按照干燥条件的要求，在稳定的温度范围内工作；或者通过温度传感器5、控制面板17、电脑(或手机)、无线信号发生器、加热器和软件系统等，远程对温度进行控制。

2、安全及警示作用：微波射流冲击干燥室门27与控制面板17电性相接，微波射流冲击干燥室门27未关好时，微波发生器8不能工作，防止微波泄漏而对人或周围的物体造成危害；微波警示灯16位于微波射流冲击耦合干燥机顶部，当微波发生器8工作时开始发出红光，警示工作人员远离微波辐射区，避免受到伤害。

3、微波功率调节：通过微波功率调节器21、微波功率显示器23和控制面板17，可以调节微波功率强度，满足在不同微波工作强度下的生态育秧盘干燥；或通过控制器7、电脑(或手机)、无线信号发生器、微波功率调节器21、控制面板17，微波功率显示器23和软件系统等，实现远程对微波功率进行控制。

4、气体射流速度调节：通过风机15、风速传感器6、风速调节器22、控制面板17和风速显示器24的相互作用，调节气体射流速度，使微波射流冲击耦合干燥机按照干燥条件的要求，在稳定的射流速度范围内工作；或通过风机15、风速传感器6、风速调节器22、控制面板17、风速显示器24、电脑(或手机)、无线信号发生器和软件系统等，实现远程对微波功率进行控制。

5、生态育秧盘水分实时测量及控制：通过称重传感器托盘13、称重传感器14、控制器7、重量显示控制仪26、控制面板17和软件系统等相互作用，可以实时监测与控制生态育秧盘的水分含量，当生态育秧盘的水分含量达到干燥要求的水分含量时，干燥机停止工作，干燥过程结束，并进入炭化阶段。或通过称重传感器托盘13、称重传感器14、控制器7、重量显示控制仪26、控制面板17、软件系统、电脑(或手机)、无线信号发生器等，实现远程对生态育秧盘水分实时测量及控制。

6、干燥炭化控制：通过微波功率调节器21、控制面板17、称重传感器托盘13、称重传感器14、控制器7、重量显示控制仪26、软件系统、风机15、风速传感器6、风速调节器22等相互作用，可以实现对生态育秧盘进行炭化控制与处理；或通过微波功率调节器21、控制面板17、称重传感器托盘13、称重传感器14、控制器7、重量显示控制仪26、软件系统、风机15、风速传感器6、风速调节器22、电脑(或手机)和无线信号发生器等，实现远程控制与处理生态育秧盘的炭化。

实施例

采用本发明所提供的一种固定式水稻毯钵耦合生态育秧盘微波射流冲击耦合干燥机对生态育秧盘进行微波射流冲击耦合干燥，包括以下步骤：

(1)将处理后待干燥的生态育秧盘放入微波射流冲击干燥室12内，并关闭微波射流冲击干燥室门27；

(2)按照干燥要求，通过微波功率调节器21、风速调节器22、重量显示控制仪26和温度显示控制仪25或通过软件系统设定干燥温度、气体射流速度和微波功率；

(3)打开控制开关，热风经由气流均布器9对生态育秧盘进行射流冲击干燥，与此同时，微波发生器8开始工作，对生态育秧盘进行微波干燥；

(4)当生态育秧盘的水分含量达到所设定的水分含量时，微波射流冲击耦合干燥机将停止对生态育秧盘干燥，并自动进入炭化工序，当满足炭化要求时，干燥结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。