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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 生物資源暨農學院
  3. 生物機電工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/56043
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor李允中
dc.contributor.authorYi-Ting Mengen
dc.contributor.author孟依亭zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T05:13:49Z-
dc.date.available2014-08-21
dc.date.copyright2014-08-21
dc.date.issued2014
dc.date.submitted2014-08-18
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/56043-
dc.description.abstract國內濕穀問題產生來自雨災的搶收。高含水率稻穀的乾燥效率低,增加了乾燥中心的乾燥能源成本,延長乾燥機使用時間,造成乾燥機使用上的壅塞。為因應此特有的乾燥作業需求,必須進行高含水率稻穀的乾燥理論研究與設備開發。循環式乾燥機是一個成熟的商品,但由於機械構造不同,操作方式的差異,造成乾燥效率以及所需花費的能源迥異。本研究目的為設計出具循環式乾燥機原理的乾燥高濕稻穀設備,稱之為高濕度稻穀乾燥模擬機,並藉由穀層厚度、風量、乾燥時間等變數的調控,對高含水率稻穀在達到臨界含水率之前的作業進行試驗。乾燥試驗設計使用反應曲面法,Box Behnken Design(BBD)設計模型,建立一個三階層之因子設計,風量為0.3CMM/kg、0.5CMM/kg、0.7CMM/kg,穀層厚度為6公分、9公分、12公分,乾燥時間為10分鐘、20分鐘、30分鐘。再繪製出反應曲面,藉此以展現不同乾燥條件下之能量消耗關係。在實驗上穀層內部的變化不易量測,利用能量、質量平衡方程式建立稻穀乾燥過程溫度與水分變化的平衡,搭配有限元素法軟體(Comsol Multiphysics 4.3a),可以計算出穀層內部的變化。藉由數學模型的建立與驗證可正確推估穀層內部的變化。在高濕稻穀初期乾燥作業中消耗的能量主要為加熱脫濕的熱能,佔總體乾燥所需能量的98%,其餘為乾燥通風鼓風機所消耗的能量。以一次乾燥循環將高濕稻穀乾燥至臨界含水率最能減省乾燥能量。本研究變數的範圍內消耗能量較為經濟的風量與乾燥時間的組合分別為0.3CMM/kg-30分鐘;0.5CMM/kg-20分鐘;0.7CMM/kg-20分鐘。而此三組試驗乾燥速率隨風量增大變快。因風量變數設定為單位稻穀重量的使用風量,因此乾燥層厚度的影響並不顯著。但從模擬結果發現厚穀層乾燥將造成在稻穀含水率上下層的不均勻,此現象可能影響後續乾燥作業,建議再做進一步探討。zh_TW
dc.description.abstractHigh moisture content paddy emergency harvested in rainy season is a serious problem in Taiwan. It might prolong drying time to congest operating schedule of paddy drying centers and also increase drying costs. Currently, commercial circulating dryers are mature commodities. However, various designs and operations might lead to different drying efficiency and energy costs. The purpose of this study is to device a drying simulator based on circulating drying principles to investigate dryer designing and operation for high moisture content paddy. Pre-drying operation tests were conducted in the simulator to dry high moisture content paddy to its critical moisture content. Various parameters were chosen and model of Box Behnken Design (BBD) was adopted under three levels of factors. Levels of paddy layer thickness are 6cm, 9cm, and 12cm; levels of specific air flow rate are 0.3CMM/kg, 0.5CMM/kg, and 0.7CMM/kg; levels of drying time are 10min, 20min, and 30min. It is difficult to measure internal changes in the paddy layer during drying, so heat and mass transfer model was built and simulated by FEM software (Comsol Multiphysics 4.3a) to predict internal changes in the paddy layer. Experimental results showed 98% total energy consumed in drying process being used in heating and desorption of water in grain and the rest being used in air flowing to carry mass and energy. The most efficient way in pre-drying was to dry wet grain to the critical moisture content in one pass. Various passes drying might consume more energy in heating up grain to drying temperature in each pass; besides, the benefit of tempering was insignificant in pre-drying stage. In the range of operations, combinations of specific air flow rate and drying time in 0.3CMM/kg-30min, 0.5CMM/kg-20min, and 0.7CMM/kg-20min with high energy efficiency and high air flow rate, also resulted in high drying rate. Because specific air flow rate was used in experimental design the influence of the paddy layer thickness was not significant. However, simulation results showed that thick layer drying might lead to high moisture content variation along the air flow direction. This phenomenon may affect subsequent drying operation, so it is suggested for further research.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T05:13:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014
en
dc.description.tableofcontents誌謝 i
摘要 ii
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xii
符號說明 xiii
第一章 前言 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 2
第二章 文獻探討 3
2.1乾燥 3
2.1.1乾燥模式 5
2.1.2平衡含水率與水活性 7
2.1.3空氣與稻穀的熱物性質 8
2.2濕空氣的熱力學特性 9
2.2.1濕氣圖之使用 10
2.3均化 11
2.4高含水率稻穀乾燥研究 13
2.4.1高含水率稻穀乾燥作業 14
2.5橫斷面風速量測原理 15
2.6循環式乾燥機 17
第三章 研究方法 19
3.1高濕度稻穀乾燥模擬機設計 20
3.2溫濕度量測 23
3.3含水率量測 24
3.4風量量測 27
3.5試驗樣本 28
3.6均化時間 28
3.7稻穀乾燥試驗 29
3.7.1試驗設計 30
3.7.2試驗步驟 32
3.8乾燥能量分析 33
3.9數學模型的建立 36
3.9.1空氣能量平衡統御方程式 37
3.9.2稻穀能量平衡統御方程式 38
3.9.3空氣水份質量平衡統御方程式 39
3.9.4稻穀水分質量平衡統御方程式 39
3.10模擬結果驗證 40
第四章 結果與討論 41
4.1通風量控制 41
4.2均化時間 42
4.3乾燥試驗結果分析 44
4.4模擬結果驗證 63
第五章 結論 76
第六章 參考文獻 78
附錄 80
dc.language.isozh-TW
dc.subject反應曲面法zh_TW
dc.subject乾燥模擬機zh_TW
dc.subject高含水率稻穀zh_TW
dc.subject有限元素法zh_TW
dc.subjecthigh moisture content paddyen
dc.subjectDrying simulatoren
dc.subjectFEMen
dc.subjectRSMen
dc.title高濕度稻穀乾燥模擬機的設計與分析zh_TW
dc.titleDesign and Analysis of High Moisture Content Paddy Drying Simulatoren
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear102-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳洵毅,林連雄
dc.subject.keyword乾燥模擬機,高含水率稻穀,有限元素法,反應曲面法,zh_TW
dc.subject.keywordDrying simulator,high moisture content paddy,FEM,RSM,en
dc.relation.page80
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2014-08-18
dc.contributor.author-college生物資源暨農學院zh_TW
dc.contributor.author-dept生物產業機電工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:生物機電工程學系

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