第一章 農(nóng)業(yè)物料的工程性質(zhì)1

1、貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_1教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容：1 形狀和尺寸、密度及其應(yīng)用；形狀和尺寸、密度及其應(yīng)用； 2 農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性、熱特性；農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性、熱特性； 3 農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性、電特性、磁特性；農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性、電特性、磁特性； 4 農(nóng)業(yè)土壤的工程特性。農(nóng)業(yè)土壤的工程特性。 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求：1 掌握基本概念。掌握基本概念。 2 掌握農(nóng)業(yè)物料各工程特性；掌握農(nóng)業(yè)物料各工程特性； 3 掌握農(nóng)業(yè)物料各工程特性的應(yīng)用掌握農(nóng)業(yè)物料各工程特性的應(yīng)用 ； 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1 基本概念；基本概念； 2 農(nóng)業(yè)物料各工程特性的應(yīng)用農(nóng)業(yè)物料各工程特性的應(yīng)用 。貴州大學(xué)

2、貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_2 谷物、種子、蔬菜、水果、雞蛋、飼料以及纖維等農(nóng)業(yè)油料的基本物理參數(shù)。（2）指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）草莓草莓梨梨蘋果蘋果小麥小麥玉米玉米蔬菜蔬菜大麥大麥飼料飼料 農(nóng)業(yè)物料的形狀、尺寸、體積、密度、孔隙率、表面積和含水量等在許多設(shè)計(jì)和研究中有重要意義。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_3 在設(shè)計(jì)收獲、輸送、分級、清選、干燥、冷卻、貯藏、加工、檢測控制儀表等機(jī)械和設(shè)備時(shí)，必須了解物料這些最基本的工程參數(shù)。 收獲收獲 分級分級 輸送輸送 貯藏貯藏秸桿加工秸桿加工 水果加工線水果加工線 蔬菜加工線蔬菜加工線貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mai

3、l:xm_41.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 在許多應(yīng)用中，如機(jī)械分選和分級、氣流輸送和分離以及產(chǎn)品的熱處理等都必須精確地確定物料的形狀和尺寸。物料的形狀和尺寸是不可分割的兩個(gè)參數(shù),要充分地描述一個(gè)物料的形狀，同時(shí)需要這兩個(gè)參數(shù)。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_51.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 農(nóng)業(yè)物料的形狀大多是不規(guī)則的。農(nóng)業(yè)物料的形狀大多是不規(guī)則的。 按其形態(tài)來說，有塊體按其形態(tài)來說，有塊體( (如水果、塊根等如水果、塊根等) )、粒體、粒體 ( (如種子和谷粒等如種子和谷粒等) )、粉體粉體( (如面粉和飼料等如面粉和飼料等) )以及莖葉體等。以

4、及莖葉體等。 由于栽培和飼養(yǎng)條件、氣象條件、含水量等不同，即使同一個(gè)品種或由于栽培和飼養(yǎng)條件、氣象條件、含水量等不同，即使同一個(gè)品種或同一棵植株上的果實(shí)或谷粒，它們的形狀也是各不相同的。同一棵植株上的果實(shí)或谷粒，它們的形狀也是各不相同的。 由于農(nóng)業(yè)物料形態(tài)差異很大，所以難以用統(tǒng)一的方法定義物體的形狀由于農(nóng)業(yè)物料形態(tài)差異很大，所以難以用統(tǒng)一的方法定義物體的形狀和尺寸。和尺寸。 目前采用的方法大部分是根據(jù)研究者的實(shí)際需要而自行定義的。目前采用的方法大部分是根據(jù)研究者的實(shí)際需要而自行定義的。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_61.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 圓形 扁圓 長

5、橢圓 圓錐形 卵形 歪斜形 倒卵形 橢圓形 平頭形 不對稱1.2.1.1 圓形與球形 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_71.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 1.2.1.1 圓形與球形 為了將物體的實(shí)際形狀與基準(zhǔn)形狀（如球體和圓等）進(jìn)行比較，引入圓度與球度概念。(1)圓度 圓度是表示物體角棱的銳度，表明物體在投影面內(nèi)的實(shí)際形狀和圓形之間的差異程度。用下式計(jì)算：R1R2R3R4R5RmRRmii1圓度貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_81.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 1.2.1.1 圓形與球形 (2)球度 球度是表示物體實(shí)際形狀和球體之間的差異

6、程度。 假定物體的形狀為三維橢球，它們和三個(gè)座標(biāo)軸的截距分別為a、b和c，外接球的直徑是橢球的最大截距a，則根據(jù)上述定義球度s為：aabcs31貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_91.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 1.2.1.2 尺寸的表示(1)粒徑 粒徑是用來表示粒狀或粉狀物料的形狀和尺寸的一種方法?？煞譃閱蝹€(gè)粒子的單一粒徑和表示許多不同尺寸組成的粒子群體的平均粒徑。 表表 單一粒徑表示法單一粒徑表示法名稱名稱計(jì)算式計(jì)算式名稱名稱計(jì)算式計(jì)算式二軸算術(shù)平均值二軸算術(shù)平均值（a+b）/2幾何平均值幾何平均值圓等值徑圓等值徑(4f/)1/2調(diào)和平均值調(diào)和平均值定向徑定向徑

7、dg體積平均值體積平均值3abc(ab+bc+ac)-1注：f投影面積。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_101.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 1.2.1.2 尺寸的表示(1)粒徑：粒子群體的平均粒徑。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_111.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 1.2.1.2 尺寸的表示(2)粒徑計(jì)算方法：1) 粗顆粒按質(zhì)量與粒子數(shù)根據(jù)球體積公式計(jì)算平均勻粒徑；2) 細(xì)粉平均粒徑：篩分法。a.確定測定全部粒子的粒徑分布。將一定量粉料用篩孔尺寸d1、d2、dm+1個(gè)篩子的m+1個(gè)篩子進(jìn)行分級；b.d1至d2的粒子其平均直徑為D1=

8、（ d1 d2 ）1/2，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為x1; d2至d3的粒子其平均直徑為D2=（ d1 d2 ） 1/2 ，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為x2; dm至dm+1的粒子其平均直徑為Dm=（ dm dm+1 ） 1/2 ，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為xm;c.調(diào)和平均徑為 ds=(xi/di)-1d. 算術(shù)平均徑為 ds=(xidi)貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_121.2.1 1.2.1 尺寸和形狀尺寸和形狀 1.2.1.2 尺寸的表示(3)粒度分布 粒度累積分布曲線 d50 粒徑累積分布量(%)粒度累積分布曲線粒度頻率分布曲線 d50 粒徑分布量(%)貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_1

9、31.2.2 1.2.2 密度 農(nóng)業(yè)物料的體積、密度和比重在許多場合是必不可少農(nóng)業(yè)物料的體積、密度和比重在許多場合是必不可少的原始數(shù)據(jù)。的原始數(shù)據(jù)。干草的干燥和貯存、青貯倉和貯存?zhèn)}的設(shè)計(jì)、青貯料干草的干燥和貯存、青貯倉和貯存?zhèn)}的設(shè)計(jì)、青貯料的機(jī)械壓縮、顆粒飼料和草餅的穩(wěn)定性、分離和分組、的機(jī)械壓縮、顆粒飼料和草餅的穩(wěn)定性、分離和分組、氣流和水力輸送、種子純度測定和成熟度評定等都需氣流和水力輸送、種子純度測定和成熟度評定等都需要密度和比重的數(shù)據(jù)。要密度和比重的數(shù)據(jù)。物體每單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱物體每單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱密度密度。物體的質(zhì)量與同體積的物體的質(zhì)量與同體積的l l大氣壓、大氣壓、

10、44的純水的質(zhì)量之的純水的質(zhì)量之比稱比重。比稱比重。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_141.2.2 1.2.2 密度 1.2.2.1 1.2.2.1 真實(shí)密度真實(shí)密度 真密度又稱固體密度，是把試料仔細(xì)粉碎除去物料真密度又稱固體密度，是把試料仔細(xì)粉碎除去物料內(nèi)部空洞所占體積求得的密度。內(nèi)部空洞所占體積求得的密度。 農(nóng)業(yè)物料的密度及測量：農(nóng)業(yè)物料的密度及測量：浮力法、比重瓶法，比重梯度法、浮力法、比重瓶法，比重梯度法、氣比法和定容積壓縮法氣比法和定容積壓縮法 液浸法液浸法懸浮法懸浮法氣體置換法氣體置換法壓力比較法壓力比較法貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_151.2.

11、2 1.2.2 密度 1.2.2.2 1.2.2.2 容積密度與孔隙率容積密度與孔隙率 容積密度容積密度是把試料裝入已知體積的容器內(nèi)，測量裝入是把試料裝入已知體積的容器內(nèi)，測量裝入容器內(nèi)的物料質(zhì)量，根據(jù)容器體積和物料質(zhì)量求得的密度。容器內(nèi)的物料質(zhì)量，根據(jù)容器體積和物料質(zhì)量求得的密度。 松散物料孔隙所占體積和整個(gè)物料所占體積之比為松散物料孔隙所占體積和整個(gè)物料所占體積之比為孔孔隙率隙率。固體農(nóng)業(yè)物料組成物的密度組成成分密度(kg/m3)組成成分密度(kg/m3)葡萄糖1560脂肪900 950蔗糖1590鹽2160淀粉1500檸檬酸1540纖維素12701610水1000蛋白質(zhì)1400貴州大學(xué)貴

12、州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_161.2.3 1.2.3 農(nóng)業(yè)物料形態(tài)特性在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)物料形態(tài)特性在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用 1.2.3.1 1.2.3.1 品質(zhì)評定品質(zhì)評定 良好的谷粒和種于都是顆粒健壯飽滿、容積密度大的。良好的谷粒和種于都是顆粒健壯飽滿、容積密度大的。1.2.3.2 1.2.3.2 確定物料清選和分級工藝確定物料清選和分級工藝 (1)(1)根據(jù)密度分級、清選根據(jù)密度分級、清選 (2)(2)根據(jù)形狀分級、清選根據(jù)形狀分級、清選 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_17貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_18貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 ma

13、il:xm_191.3.1 1.3.1 應(yīng)力、應(yīng)變與破壞應(yīng)力、應(yīng)變與破壞 農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性主要包括應(yīng)力、應(yīng)變與破壞特性、流農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性主要包括應(yīng)力、應(yīng)變與破壞特性、流體動(dòng)力學(xué)特性、流變特性、摩擦特性等。體動(dòng)力學(xué)特性、流變特性、摩擦特性等。農(nóng)農(nóng)業(yè)物料的機(jī)械特性是業(yè)物料的機(jī)械特性是運(yùn)輸、選擇、攪拌、計(jì)量等運(yùn)輸、選擇、攪拌、計(jì)量等工藝設(shè)工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械配備的設(shè)計(jì)依據(jù)，是應(yīng)優(yōu)先考慮的問題之一。計(jì)和機(jī)械配備的設(shè)計(jì)依據(jù)，是應(yīng)優(yōu)先考慮的問題之一。破壞的弊端破壞的弊端：谷物破損易招蟲和吸濕霉變，種子破損后發(fā)：谷物破損易招蟲和吸濕霉變，種子破損后發(fā)芽率降低，蔬菜和芽率降低，蔬菜和水果碰撞水果碰撞受傷后很快

14、褐變霉?fàn)€，等等。受傷后很快褐變霉?fàn)€，等等。破壞的應(yīng)用破壞的應(yīng)用：比如小麥制粉、飼料粉碎、：比如小麥制粉、飼料粉碎、青貯鍘斷、青貯鍘斷、薯類薯類打漿等，都希望易于破碎或部分易于粉碎，以便打漿等，都希望易于破碎或部分易于粉碎，以便提高生產(chǎn)提高生產(chǎn)率率和減少能耗。和減少能耗。所以必須了解物料破壞原因及受力與變形、破壞的關(guān)系。所以必須了解物料破壞原因及受力與變形、破壞的關(guān)系。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_201.3.1 1.3.1 應(yīng)力、應(yīng)變與破壞應(yīng)力、應(yīng)變與破壞 1.1.破壞原因：破壞原因：v機(jī)械力；機(jī)械力；v其它應(yīng)力；其它應(yīng)力；v物料自身的生化作用物料自身的生化作用。2.2.破

15、壞形式破壞形式：切割、拉伸、壓縮、撞擊、扭轉(zhuǎn)等。切割、拉伸、壓縮、撞擊、扭轉(zhuǎn)等。3.3.農(nóng)業(yè)工程中應(yīng)根據(jù)物料的特性，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施或農(nóng)業(yè)工程中應(yīng)根據(jù)物料的特性，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施或利用其特性進(jìn)行加工。利用其特性進(jìn)行加工。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_211.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 在農(nóng)業(yè)工程中以空氣或水作為載運(yùn)體，利用流體動(dòng)力學(xué)在農(nóng)業(yè)工程中以空氣或水作為載運(yùn)體，利用流體動(dòng)力學(xué)原理對農(nóng)業(yè)物料進(jìn)行加工、輸送和分離是比較常用的方法。原理對農(nóng)業(yè)物料進(jìn)行加工、輸送和分離是比較常用的方法。這時(shí)，固體物料存在于流體之中，并受到來自流體的力的作這時(shí)，固體物料存

16、在于流體之中，并受到來自流體的力的作用。因此，了解農(nóng)業(yè)物料流體動(dòng)力學(xué)特性是十分必要的。用。因此，了解農(nóng)業(yè)物料流體動(dòng)力學(xué)特性是十分必要的。1.1.阻力與升力阻力與升力V V流體流速；流體流速；F FL L升力；升力；F FD D阻力。阻力。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_221.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 1.1.阻力與升力阻力與升力v流體對物體的阻力是由流體對物體的阻力是由摩擦阻力摩擦阻力和和形面阻力形面阻力組成。組成。 v摩擦阻力摩擦阻力為作用在物體表面上的切向力沿相對運(yùn)動(dòng)方向上為作用在物體表面上的切向力沿相對運(yùn)動(dòng)方向上的總和。的總和。 v形面阻力或壓差

17、阻力形面阻力或壓差阻力是由于流體的附面層在物體后部產(chǎn)生是由于流體的附面層在物體后部產(chǎn)生分裂而形成渦流，使后部的壓力降低所致，其數(shù)值為作用分裂而形成渦流，使后部的壓力降低所致，其數(shù)值為作用在物體表面上所有壓力沿相對運(yùn)動(dòng)方向上的總和。在物體表面上所有壓力沿相對運(yùn)動(dòng)方向上的總和。v在在層流層流或低速流動(dòng)中，流體的密度變化不大，粘性作用支或低速流動(dòng)中，流體的密度變化不大，粘性作用支配著流體的流動(dòng)，形面阻力可以忽略不計(jì)。配著流體的流動(dòng)，形面阻力可以忽略不計(jì)。v在在紊流紊流或高速流動(dòng)中，流體受壓縮而不受粘性作用支配，或高速流動(dòng)中，流體受壓縮而不受粘性作用支配，摩擦阻力可忽略不計(jì)，形面阻力占主導(dǎo)地位。摩擦阻

18、力可忽略不計(jì)，形面阻力占主導(dǎo)地位。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_231.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 1.1.阻力與升力阻力與升力 流體的阻力可按下式計(jì)算：流體的阻力可按下式計(jì)算： 式中：式中：F FDD阻力；阻力； A A物體投向相對速度垂面上的面積；物體投向相對速度垂面上的面積； f f流體的密度；流體的密度； C C一阻力系數(shù)，與物體的形狀、表面狀態(tài)和雷諾數(shù)有關(guān)，一般由一阻力系數(shù)，與物體的形狀、表面狀態(tài)和雷諾數(shù)有關(guān)，一般由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)確定。 221vCAFfD貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_241.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性

19、流體動(dòng)力學(xué)特性 1.1.阻力與升力阻力與升力圓球和圓盤的阻力系數(shù)圓球和圓盤的阻力系數(shù)貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_251.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 1.1.阻力與升力阻力與升力表面光滑的圓柱周圍的靜壓系數(shù)分布表面光滑的圓柱周圍的靜壓系數(shù)分布正壓負(fù)壓0 100 180 (a)貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_261.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2.2.物料在流體中的臨界速度物料在流體中的臨界速度 沉降速度沉降速度：物料從靜止的流體中自由下落，最終達(dá)到：物料從靜止的流體中自由下落，最終達(dá)到勻速向下運(yùn)動(dòng)，把這一速度稱為該物

20、料的沉降速度。勻速向下運(yùn)動(dòng)，把這一速度稱為該物料的沉降速度。懸浮速度懸浮速度：如果流體以物料沉降速度向上運(yùn)動(dòng)，則物如果流體以物料沉降速度向上運(yùn)動(dòng)，則物料顆粒將會在某一水平上呈懸浮狀態(tài)，把此流體速度料顆粒將會在某一水平上呈懸浮狀態(tài)，把此流體速度稱作物料的懸浮速度。稱作物料的懸浮速度。懸浮速度和沉降速度其意義不同而數(shù)值相同，把沉降懸浮速度和沉降速度其意義不同而數(shù)值相同，把沉降速度和懸浮速度統(tǒng)稱為速度和懸浮速度統(tǒng)稱為臨界速度臨界速度。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_271.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2.2.物料在流體中的臨界速度物料在流體中的臨界速度 物料在靜

21、止流體中自由下落達(dá)到臨界速度時(shí)，物料受到的流體阻力、重力和流體浮力將達(dá)到平衡，即Fg=Fb+Fr式中：Fg重力， Fg= mg； Fb浮力；Fb =m/sfg， s物料密度，f流體密度； Fr流體對物體的阻力， Fr=0.5CA fv2則有則有物料的臨界速度：物料的臨界速度：221tffsvCAgmmgfsfstACmgv)(2FgFbFr貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_281.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2.2.物料在流體中的臨界速度物料在流體中的臨界速度 (1)(1)球形物料的臨界速度球形物料的臨界速度 質(zhì)量： 投影面積： 臨界速度：sdm361241

22、dAffstCgdv3)(4貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_291.3.1 1.3.1 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2.2.物料在流體中的臨界速度物料在流體中的臨界速度 (2) (2) 不規(guī)則物料的臨界速度不規(guī)則物料的臨界速度 物料形狀對臨界速度影響很大。物料形狀對臨界速度影響很大。 C C不規(guī)則不規(guī)則CC球球 當(dāng)物料達(dá)到臨界速度時(shí)，由于不規(guī)則形狀物料和當(dāng)量球體所受當(dāng)物料達(dá)到臨界速度時(shí)，由于不規(guī)則形狀物料和當(dāng)量球體所受重力重力和浮力和浮力相等，相等，所以二者所受阻力也相等，即所以二者所受阻力也相等，即brgFFF222121teeetsssvACvACtetsvv貴州大學(xué)貴州

23、大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_301.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2.2.物料在流體中的臨界速度物料在流體中的臨界速度 (2) (2) 不規(guī)則物料的臨界速度不規(guī)則物料的臨界速度 式中：vts不規(guī)則物料的臨界速度；不規(guī)則物料的臨界速度； vts當(dāng)量球體當(dāng)量球體的臨界速度；的臨界速度； 形狀修正系數(shù)或球形折合系數(shù)，形狀修正系數(shù)或球形折合系數(shù)，eessACACtetsvv1谷粒的形狀修正系數(shù)谷粒的形狀修正系數(shù)谷粒種類谷粒種類水稻水稻小麥小麥高梁高梁玉米玉米大豆大豆形狀修正系數(shù)形狀修正系數(shù)3.023.022.472.472.172.172.112.111.331.33貴州大

24、學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_311.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2.2.物料在流體中的臨界速度物料在流體中的臨界速度 (2) (2) 不規(guī)則物料的臨界速度不規(guī)則物料的臨界速度 部分農(nóng)業(yè)物料的臨界速度部分農(nóng)業(yè)物料的臨界速度物料物料臨界速度臨界速度(m/s)(m/s)物料物料臨界速度臨界速度(m/s)(m/s)物料物料臨界速度臨界速度(m/s)(m/s)小麥小麥9-119-11玉米玉米9.8-149.8-14蘋果蘋果38.5-41.338.5-41.3面粉面粉2-32-3花生花生12.5-1512.5-15砂糖砂糖8.7-128.7-12大麥大麥8.4-10.8

25、8.4-10.8高梁高梁9.8-11.89.8-11.8李子李子31.931.9稻谷稻谷8.1-10.18.1-10.1小米小米13.213.2大豆大豆1010菜籽菜籽8.28.2茶葉茶葉6.96.9馬鈴薯馬鈴薯23.2-32.923.2-32.9貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_321.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2. 2. 臨界速度應(yīng)用臨界速度應(yīng)用 (1) (1) 物料清選分離物料清選分離 氣流分級、分離機(jī)風(fēng)臂篩網(wǎng)風(fēng)機(jī)喂料單道氣流分選機(jī)單道氣流分選機(jī)貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_331.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性

26、2. 2. 臨界速度應(yīng)用臨界速度應(yīng)用 (1) (1) 物料清選分離物料清選分離 1 1、階梯抖動(dòng)板、階梯抖動(dòng)板 2 2、風(fēng)扇、風(fēng)扇 3 3、篩子、篩子 4 4、谷物螺旋推運(yùn)器、谷物螺旋推運(yùn)器 5 5、雜余螺旋推運(yùn)器、雜余螺旋推運(yùn)器氣流篩子式構(gòu)造氣流篩子式構(gòu)造貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_341.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2. 2. 臨界速度應(yīng)用臨界速度應(yīng)用 (2) (2) 氣力輸送氣力輸送 影響物料流動(dòng)狀態(tài)的因素主要是氣流影響物料流動(dòng)狀態(tài)的因素主要是氣流速度和物料在氣流中的濃度。速度和物料在氣流中的濃度。v高速氣流物料懸浮流動(dòng)，管內(nèi)下部密度大高速氣流物

27、料懸浮流動(dòng)，管內(nèi)下部密度大( (圖圖a)a)；v 氣流速度降低時(shí)，物料出現(xiàn)疏密不均狀氣流速度降低時(shí)，物料出現(xiàn)疏密不均狀態(tài)，在管底出現(xiàn)砂丘：比堆積層態(tài)，在管底出現(xiàn)砂丘：比堆積層( (圖圖b)b)；v流速再降低時(shí)，砂丘堆積會阻塞管道，形流速再降低時(shí)，砂丘堆積會阻塞管道，形成物料的間斷流動(dòng)成物料的間斷流動(dòng)( (見見c)c)；v流速進(jìn)一步降低會使管底物料堵塞不動(dòng)，流速進(jìn)一步降低會使管底物料堵塞不動(dòng)，僅有一部分在管頂呈波狀前進(jìn)僅有一部分在管頂呈波狀前進(jìn)( (圖圖d) d) 。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_351.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2. 2. 臨界速度應(yīng)用

28、臨界速度應(yīng)用 (2) (2) 氣力輸送氣力輸送 實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)有足夠的氣流速度及流量以保證管道不堵塞。氣流速度應(yīng)根據(jù)理論研究及實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合選取，通常可按下式確定 式中 速度系數(shù)。tavv部分農(nóng)業(yè)物料的常用氣流輸送速度部分農(nóng)業(yè)物料的常用氣流輸送速度物料物料輸送速度輸送速度(m/s)(m/s)物料物料輸送速度輸送速度(m/s)(m/s)物料物料輸送速度輸送速度(m/s)(m/s)小麥小麥15-2415-24玉米玉米25-3025-30碗豆碗豆17-2717-27面粉面粉10-1810-18花生花生1515砂糖砂糖2525大麥大麥15-2515-25棉籽棉籽2323鹽鹽27-3027-30稻谷稻谷1

29、6-2516-25亞麻籽亞麻籽2323大豆大豆18-3018-30大米大米16-2016-20谷殼谷殼14-2014-20蕎麥?zhǔn)w麥15-2315-23貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_361.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2. 2. 臨界速度應(yīng)用臨界速度應(yīng)用(2) (2) 氣力輸送氣力輸送 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_371.3.2 1.3.2 流體動(dòng)力學(xué)特性流體動(dòng)力學(xué)特性 2. 2. 臨界速度應(yīng)用臨界速度應(yīng)用(3) (3) 水力輸送水力輸送 水力輸送主要用于飼料、畜禽水力輸送主要用于飼料、畜禽糞便、水果和蔬菜等的輸送。糞便、水果和蔬菜等的

30、輸送。按輸送方式可分為敞開式溝槽按輸送方式可分為敞開式溝槽和封閉式管道兩種。和封閉式管道兩種。水力輸送的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)而水力輸送的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)而且可減小物料的損傷，在輸送且可減小物料的損傷，在輸送過程個(gè)又對物料進(jìn)行了清選。過程個(gè)又對物料進(jìn)行了清選。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_381.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 農(nóng)業(yè)物料的流變特性是研究物料在外力作用產(chǎn)生的變形和農(nóng)業(yè)物料的流變特性是研究物料在外力作用產(chǎn)生的變形和流動(dòng)，以及載荷作用的時(shí)效。用應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間三個(gè)參流動(dòng)，以及載荷作用的時(shí)效。用應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間三個(gè)參數(shù)來表示。數(shù)來表示。研究應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間關(guān)系及物體的變

31、形與流動(dòng)科學(xué)稱為研究應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間關(guān)系及物體的變形與流動(dòng)科學(xué)稱為流變學(xué)。流變學(xué)。農(nóng)業(yè)物料如種子、水果、蔬菜、飼料等固體生物物料彈性農(nóng)業(yè)物料如種子、水果、蔬菜、飼料等固體生物物料彈性隨著育齡和生理狀態(tài)而變化，液體農(nóng)業(yè)物料大部分是非牛隨著育齡和生理狀態(tài)而變化，液體農(nóng)業(yè)物料大部分是非牛頓流體，所以研究較為復(fù)雜。頓流體，所以研究較為復(fù)雜。 研究農(nóng)業(yè)物料的流變特性有利于深入了解物料的結(jié)構(gòu)，改研究農(nóng)業(yè)物料的流變特性有利于深入了解物料的結(jié)構(gòu)，改進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工中的質(zhì)量，為加工設(shè)備提供設(shè)計(jì)論據(jù)，等。進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工中的質(zhì)量，為加工設(shè)備提供設(shè)計(jì)論據(jù)，等。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_391.3.

32、3 1.3.3 流變特性流變特性 1. 理想物體的流變特性理想物體的流變特性 物體在外力作用下產(chǎn)生變形，其表現(xiàn)形式為變形和流物體在外力作用下產(chǎn)生變形，其表現(xiàn)形式為變形和流動(dòng)，其中流動(dòng)又可分為粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)，所以彈性、動(dòng)，其中流動(dòng)又可分為粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)，所以彈性、粘性和塑性是描述固體農(nóng)業(yè)物物料流變特性的三種基本性粘性和塑性是描述固體農(nóng)業(yè)物物料流變特性的三種基本性質(zhì)。質(zhì)。 理想彈性體理想彈性體虎克體虎克體 理想粘性體理想粘性體牛頓流體牛頓流體 理想塑性體理想塑性體圣維南體圣維南體 研究時(shí)常以上三個(gè)理想體的不同組成合建立實(shí)際物料的研究時(shí)常以上三個(gè)理想體的不同組成合建立實(shí)際物料的流變模型。流變

33、模型。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_40 理想彈性本應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可用虎克定律表示如下： E=/ E彈性模量拉伸或壓縮應(yīng)力拉伸或壓縮應(yīng)變 當(dāng)理想彈性體受到剪應(yīng)力時(shí)，其剪切模量可由下式求出 G=/ G剪切模量剪切應(yīng)力剪切應(yīng)變1.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 1. 理想物體的流變特性理想物體的流變特性（1 1）理想彈性體）理想彈性體 當(dāng)理想彈性體受到靜液壓力作用時(shí)，體積模量由下式求出 K=P/V K體積模量 P靜液壓力V體積變化應(yīng)變應(yīng)力貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_41 = 式中：式中： 剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力 粘度粘度 剪切應(yīng)變速率剪切應(yīng)變速率 1.3.3 1

34、.3.3 流變特性流變特性 1. 理想物體的流變特性理想物體的流變特性（2 2）理想粘性體）理想粘性體 液體阻礙或抵抗自己流動(dòng)的性質(zhì)稱為液體阻礙或抵抗自己流動(dòng)的性質(zhì)稱為粘性粘性。流體在靜止、流動(dòng)狀態(tài)下。流體在靜止、流動(dòng)狀態(tài)下都具有粘性，但只有在流體流動(dòng)時(shí)才能顯示都具有粘性，但只有在流體流動(dòng)時(shí)才能顯示. .理想粘性體剪切應(yīng)力和剪切理想粘性體剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變成正比，即：應(yīng)變成正比，即：剪切速度剪切速度剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_42 1.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 1. 理想物體的流變特性理想物體的流變特性（3 3）理想塑性體）理想塑性體當(dāng) b 應(yīng)變

35、應(yīng)力貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_43 1.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 2. 粘彈性粘彈性 實(shí)際物料性質(zhì)與理想物料的性質(zhì)有很大的差別。表現(xiàn)在：實(shí)際物料性質(zhì)與理想物料的性質(zhì)有很大的差別。表現(xiàn)在： (1)(1)固體的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系和液體的應(yīng)力與應(yīng)變速率比虎固體的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系和液體的應(yīng)力與應(yīng)變速率比虎克體或牛頓流體的關(guān)系更為復(fù)雜；克體或牛頓流體的關(guān)系更為復(fù)雜； (2)(2)應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系與應(yīng)變速率及時(shí)間的高階微分方程有應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系與應(yīng)變速率及時(shí)間的高階微分方程有關(guān)。關(guān)。 粘彈性粘彈性：物料的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變速率與時(shí)間相關(guān)產(chǎn)生物料的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變速率與時(shí)間相關(guān)產(chǎn)生的特

36、性，既有液體的特性，又有固體的特性，是兩種特性的的特性，既有液體的特性，又有固體的特性，是兩種特性的綜合。綜合。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_441.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 3. 流變模型流變模型 農(nóng)業(yè)物料不是簡單的彈性體、粘性體、塑性體，單一模農(nóng)業(yè)物料不是簡單的彈性體、粘性體、塑性體，單一模型不能表達(dá)物料的性質(zhì)，必須將理想基本模型組合才能建立型不能表達(dá)物料的性質(zhì)，必須將理想基本模型組合才能建立物料的流變模型。物料的流變模型。 建立流變模型必須滿足以下條件：建立流變模型必須滿足以下條件： (1)(1)模型必須能預(yù)測任何應(yīng)力模型必須能預(yù)測任何應(yīng)力應(yīng)變情況下的實(shí)際物

37、料性質(zhì)；應(yīng)變情況下的實(shí)際物料性質(zhì)； (2)(2)模型必須能適應(yīng)拉伸和壓縮應(yīng)力及其對應(yīng)的應(yīng)變；模型必須能適應(yīng)拉伸和壓縮應(yīng)力及其對應(yīng)的應(yīng)變； (3)(3)在實(shí)際物料中，當(dāng)流變特性發(fā)生變化時(shí)必須能依據(jù)模型在實(shí)際物料中，當(dāng)流變特性發(fā)生變化時(shí)必須能依據(jù)模型參數(shù)加以解釋。參數(shù)加以解釋。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_451.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 3. 流變模型流變模型EAByyp=v= s=Es彈性元件彈性元件 粘性元件粘性元件 塑性元件塑性元件(1)(1)流變模型的基本單元和流變方程式流變模型的基本單元和流變方程式貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_461.3

38、.3 1.3.3 流變特性流變特性 3. 流變模型流變模型(2) (2) 麥克斯韋模型麥克斯韋模型應(yīng)變應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)力時(shí)間時(shí)間t時(shí)間時(shí)間t麥克斯韋模型應(yīng)力松弛曲線麥克斯韋模型應(yīng)力松弛曲線麥克斯韋模型麥克斯韋模型EeTtdtre /)(貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_471.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 3. 流變模型流變模型(3) (3) 開爾文模型開爾文模型應(yīng)變應(yīng)變時(shí)間時(shí)間t時(shí)間時(shí)間t應(yīng)力應(yīng)力開爾文模型開爾文模型E)1 (/0)(rTtteE貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_481.3.3 1.3.3 流變特性流變特性 4. 實(shí)際物料的流變特性實(shí)際物料的流變

39、特性貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_491.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 1.1.滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角 滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角表示散粒物料與接觸固體相對滑動(dòng)時(shí)，散表示散粒物料與接觸固體相對滑動(dòng)時(shí)，散粒物科與接觸面間的摩擦特性，其正切值為滑動(dòng)摩擦系數(shù)粒物科與接觸面間的摩擦特性，其正切值為滑動(dòng)摩擦系數(shù)f。影響滑動(dòng)磨擦角的因素：影響滑動(dòng)磨擦角的因素：(1)(1)物料的含水率。一般隨含水率增加而增加。物料的含水率。一般隨含水率增加而增加。(2)(2)接觸面的材料和粗糙度。接觸面的材料和粗糙度。(3)(3)運(yùn)動(dòng)速度。運(yùn)動(dòng)速度。NFf 式中：式中：F F摩擦力；摩擦力；N N正壓力。

40、正壓力。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_501.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 1.1.滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角物物 料料農(nóng)業(yè)物料的滑動(dòng)摩擦角農(nóng)業(yè)物料的滑動(dòng)摩擦角鋼板鋼板木板木板橡膠板橡膠板水泥板水泥板小麥小麥2222282830303232大麥大麥2525323233333131稻谷稻谷2727292931313636玉米玉米2020222223232424大豆大豆191924242525高梁高梁2020232337372727面粉面粉333335351919豌豆豌豆141415152626蠶豆蠶豆202024242626向日葵向日葵272724243030馬鈴薯馬鈴薯27

41、2729293030貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_511.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 1.1.滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角 應(yīng)用：應(yīng)用： (1)(1)維持或改變物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。維持或改變物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 如：如：在物料在物料輸送中，選用輸送中，選用摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)較小較小的材料做的材料做螺旋葉片螺旋葉片和外殼，減少和外殼，減少正壓力以降低摩擦力；添加潤滑劑正壓力以降低摩擦力；添加潤滑劑以降低摩擦系數(shù)；物料精選中選用具有相應(yīng)摩擦系數(shù)的篩片或網(wǎng)面以降低摩擦系數(shù)；物料精選中選用具有相應(yīng)摩擦系數(shù)的篩片或網(wǎng)面 。 (2)(2)應(yīng)用摩擦特性。應(yīng)用摩擦特性。 如：如：常用帶式摩擦分選裝置

42、主要部件為一條具有一定傾角的回轉(zhuǎn)帶。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_521.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 1.1.滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角 應(yīng)用：應(yīng)用： (3)(3)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。整體流整體流 漏斗流漏斗流 如果散粒物料在料倉和料斗的中心部分如果散粒物料在料倉和料斗的中心部分產(chǎn)生漏斗狀的局部流動(dòng)，而周圍其它區(qū)產(chǎn)生漏斗狀的局部流動(dòng)，而周圍其它區(qū)域的物料停滯不動(dòng)，則稱為域的物料停滯不動(dòng)，則稱為中心流或漏中心流或漏斗流斗流。 漏斗流流動(dòng)時(shí)，漏斗流流動(dòng)時(shí)，先裝進(jìn)去的物料后流出先裝進(jìn)去的物料后流出來來，漏斗狀通道周圍的靜止物料形成死，漏斗狀通道周圍的靜止物料形成死區(qū)，減

43、少了料倉的有效空間。在狹窄的區(qū)，減少了料倉的有效空間。在狹窄的漏斗狀通道中流動(dòng)不穩(wěn)定，速度不均勻，漏斗狀通道中流動(dòng)不穩(wěn)定，速度不均勻，容易在料斗內(nèi)容易在料斗內(nèi)“結(jié)拱結(jié)拱”，引起流動(dòng)中斷。，引起流動(dòng)中斷。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_531.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 1.1.滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角 應(yīng)用：應(yīng)用： (3)(3)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)料斗時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)料斗時(shí)應(yīng)使物料獲使物料獲得得整體流整體流。由圖可知，當(dāng)物料滑動(dòng)由圖可知，當(dāng)物料滑動(dòng)摩擦角和料斗錐頂角較摩擦角和料斗錐頂角較小時(shí)可形成整體流。小時(shí)可形成整體流。料斗錐頂半角一般在料斗錐頂半角一般在1515

44、2020之間較為合適。之間較為合適。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_541.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 2. 2. 流體物料的摩擦特性流體物料的摩擦特性 v流體接觸固體部分受摩擦牽動(dòng)后會影響其相鄰層，并不斷向遠(yuǎn)處傳遞，流體接觸固體部分受摩擦牽動(dòng)后會影響其相鄰層，并不斷向遠(yuǎn)處傳遞，其逐層摩擦牽動(dòng)主要受流體粘性的作用。流體粘性越大，其摩阻也越大，其逐層摩擦牽動(dòng)主要受流體粘性的作用。流體粘性越大，其摩阻也越大，驅(qū)動(dòng)時(shí)要更大的力，流動(dòng)中減速也快。驅(qū)動(dòng)時(shí)要更大的力，流動(dòng)中減速也快。v液體的流動(dòng)性用液體的流動(dòng)性用粘度粘度來表示。來表示。v粘度的定義：是指距離粘度的定義：是指距離

45、lmlm的流體內(nèi)有的流體內(nèi)有l(wèi)mlms s的速度梯度時(shí)的速度梯度時(shí), ,在垂直于該在垂直于該速度梯度面單位面積上所受的力，表示為速度梯度面單位面積上所受的力，表示為PaPas s（帕秒）。（帕秒）。v影響粘度的因素：影響粘度的因素：1 1）溫度）溫度液體的粘度液體的粘度2 2）壓力（高壓）壓力（高壓）液體的粘度液體的粘度3 3）溶液濃度）溶液濃度液體的粘度液體的粘度貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_551.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 2. 2. 流體物料的摩擦特性流體物料的摩擦特性 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_561.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦

46、特性 2. 2. 流體物料的摩擦特性流體物料的摩擦特性 應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于主要用于評定物料的質(zhì)量。評定物料的質(zhì)量。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_571.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 3. 3. 散粒物料的摩擦特性散粒物料的摩擦特性v休止角指散粒物料從一定高度自然連續(xù)地下落到平面上時(shí)，所堆積休止角指散粒物料從一定高度自然連續(xù)地下落到平面上時(shí)，所堆積成的圓錐體母線與底平面的夾角。成的圓錐體母線與底平面的夾角。v休止角反映了散粒物料的休止角反映了散粒物料的內(nèi)摩擦特性和散落性能，內(nèi)摩擦特性和散落性能，表示表示單粒單粒物料在物料在料堆上滾落能力料堆上滾落能力。貴州大學(xué)貴州大學(xué)

47、 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_581.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 3. 3. 散粒物料的摩擦特性散粒物料的摩擦特性影響休止角的因素：影響休止角的因素： 形狀形狀：粒子愈接近于球形，其休止角愈小。：粒子愈接近于球形，其休止角愈小。 尺寸尺寸：對于同一種物料，粒徑愈小休止角愈大。這是由于細(xì)小的對于同一種物料，粒徑愈小休止角愈大。這是由于細(xì)小的粒子之間相互粒子之間相互粘附較大粘附較大的緣故。的緣故。 含水率含水率：隨含水率增加而增大等有關(guān)。這是因?yàn)槊總€(gè)粒子被潮濕：隨含水率增加而增大等有關(guān)。這是因?yàn)槊總€(gè)粒子被潮濕的表層包圍，使其內(nèi)摩的表層包圍，使其內(nèi)摩按力和粒子間粘附作用增加。按力和粒子間

48、粘附作用增加。 堆放條件堆放條件：如果對物料進(jìn)行振動(dòng)，則休止角減小。物料粒子愈接如果對物料進(jìn)行振動(dòng)，則休止角減小。物料粒子愈接近于球形、粒徑愈大，振動(dòng)影響愈顯著。近于球形、粒徑愈大，振動(dòng)影響愈顯著。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_591.3.4 1.3.4 摩擦特性摩擦特性 3. 3. 散粒物料的摩擦特性散粒物料的摩擦特性應(yīng)用：應(yīng)用：v散粒物料的半流體性質(zhì)對散粒物料的半流體性質(zhì)對倉壁有較大。倉壁有較大。v側(cè)壓卸料口應(yīng)安排在倉底側(cè)壓卸料口應(yīng)安排在倉底中部以防側(cè)口卸料造成倉中部以防側(cè)口卸料造成倉壁偏壓倒塌。壁偏壓倒塌。 側(cè)偏力側(cè)偏力卸料卸料側(cè)卸形成側(cè)偏側(cè)卸形成側(cè)偏貴州大學(xué)貴州大學(xué)

49、 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_60v農(nóng)產(chǎn)品銷售農(nóng)產(chǎn)品銷售前往往經(jīng)受前往往經(jīng)受各種類型的熱加工，如加熱、冷卻、干燥、各種類型的熱加工，如加熱、冷卻、干燥、冷凍、脫水等，產(chǎn)品溫度的變化很大程度上取決于它本身的熱特性。冷凍、脫水等，產(chǎn)品溫度的變化很大程度上取決于它本身的熱特性。v農(nóng)業(yè)物料的加熱或冷卻可采用導(dǎo)熱、對流和輻射等方式完成農(nóng)業(yè)物料的加熱或冷卻可采用導(dǎo)熱、對流和輻射等方式完成 。v比熱、導(dǎo)熱率、導(dǎo)溫系數(shù)、對流換熱系數(shù)、熱輻射系數(shù)等是設(shè)計(jì)熱比熱、導(dǎo)熱率、導(dǎo)溫系數(shù)、對流換熱系數(shù)、熱輻射系數(shù)等是設(shè)計(jì)熱加工設(shè)備或預(yù)測加工過程的基本數(shù)據(jù)。加工設(shè)備或預(yù)測加工過程的基本數(shù)據(jù)。v在加熱或冷卻過程中為保持產(chǎn)品

50、品質(zhì)，必須限制產(chǎn)品的溫度，這同在加熱或冷卻過程中為保持產(chǎn)品品質(zhì)，必須限制產(chǎn)品的溫度，這同樣需要了解其熱特性。樣需要了解其熱特性。v熱處理必須選擇適當(dāng)?shù)臏囟扰c時(shí)間以保證最佳效果熱處理必須選擇適當(dāng)?shù)臏囟扰c時(shí)間以保證最佳效果，這些參數(shù)，這些參數(shù)的選的選擇都與熱特性密切相關(guān)。擇都與熱特性密切相關(guān)。v農(nóng)業(yè)物料的熱特性隨成分、物理結(jié)構(gòu)、物質(zhì)狀態(tài)、含水率、溫度的農(nóng)業(yè)物料的熱特性隨成分、物理結(jié)構(gòu)、物質(zhì)狀態(tài)、含水率、溫度的變化面改變。變化面改變。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_611.4.1 1.4.1 傳熱的基本方式傳熱的基本方式 熱量傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱、對流和輻射。熱量傳遞有三種基本方

51、式：導(dǎo)熱、對流和輻射。1.1.導(dǎo)熱導(dǎo)熱 熱量從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體，或者從從一個(gè)物體熱量從溫度較高的物體傳到溫度較低的物體，或者從從一個(gè)物體中溫度較高的部分傳到溫度較低的部分為導(dǎo)熱。中溫度較高的部分傳到溫度較低的部分為導(dǎo)熱。2.2.對流換熱對流換熱 流體各部分之間發(fā)生相對位移，把熱量從一處帶到另一處，這種現(xiàn)流體各部分之間發(fā)生相對位移，把熱量從一處帶到另一處，這種現(xiàn)象稱為象稱為對流對流。 流體內(nèi)部存在溫度差時(shí)，因流體密度隨溫度改變所引起的流體流動(dòng)流體內(nèi)部存在溫度差時(shí)，因流體密度隨溫度改變所引起的流體流動(dòng)稱為稱為自然對流自然對流。流體依賴外力產(chǎn)生的流動(dòng)稱為。流體依賴外力產(chǎn)生的流動(dòng)稱為強(qiáng)

52、制對流強(qiáng)制對流。 流體對流時(shí)和固體表面之間熱量傳遞過程稱為流體對流時(shí)和固體表面之間熱量傳遞過程稱為對流熱熱對流熱熱。3.3.輻射輻射 輻射是固體、液體和氣體因溫度不同，物體間相互進(jìn)行的輻射和吸輻射是固體、液體和氣體因溫度不同，物體間相互進(jìn)行的輻射和吸收形成的換熱收形成的換熱過程。過程。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_621.4.2 1.4.2 1.1.比熱比熱 一定量物質(zhì)溫度每升高一定量物質(zhì)溫度每升高1K1K所吸收或放出的熱量稱為該物質(zhì)的比熱。所吸收或放出的熱量稱為該物質(zhì)的比熱。 恒壓過程中的比熱稱為定壓比熱。恒壓過程中的比熱稱為定壓比熱。 恒容過程中的比稱稱為定容比熱。恒容過

53、程中的比稱稱為定容比熱。 農(nóng)業(yè)物料的比熱隨組成成分、含水率、溫度而變化。農(nóng)業(yè)物料的比熱隨組成成分、含水率、溫度而變化。 18921892年年SiebelSiebel提出，農(nóng)業(yè)物料比熱可取物料中水的比熱以及與水結(jié)提出，農(nóng)業(yè)物料比熱可取物料中水的比熱以及與水結(jié)合在一起的固體物質(zhì)的比熱之和。由下式計(jì)算：合在一起的固體物質(zhì)的比熱之和。由下式計(jì)算： C=C=（Cw-CdCw-Cd）M+CdM+Cd式中：式中： C C農(nóng)業(yè)物料的比熱；農(nóng)業(yè)物料的比熱； CwCw水的比熱；水的比熱； CdCd固體干物質(zhì)的比熱；固體干物質(zhì)的比熱； M M濕基含水率濕基含水率貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_631

54、.4.2 1.4.2 1.1.比熱比熱 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_641.4.2 1.4.2 1.1.比熱比熱 (1)(1)農(nóng)業(yè)物料的比熱隨含水率而變，一般呈線性關(guān)系；由于物料干農(nóng)業(yè)物料的比熱隨含水率而變，一般呈線性關(guān)系；由于物料干物質(zhì)的比熱遠(yuǎn)小于水的比熱，所以農(nóng)業(yè)物料的比熱值視含水量而變。物質(zhì)的比熱遠(yuǎn)小于水的比熱，所以農(nóng)業(yè)物料的比熱值視含水量而變。 (2)(2)一般，農(nóng)業(yè)物料的比熱隨溫度的升高而增大。一般，農(nóng)業(yè)物料的比熱隨溫度的升高而增大。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_651.4.2 1.4.2 2.2.導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)又稱導(dǎo)熱率，是兩個(gè)具有

55、溫度梯度的平面間的單位面積傳導(dǎo)熱系數(shù)又稱導(dǎo)熱率，是兩個(gè)具有溫度梯度的平面間的單位面積傳導(dǎo)的熱量，反映了物料的導(dǎo)熱能力。導(dǎo)的熱量，反映了物料的導(dǎo)熱能力。 農(nóng)業(yè)物料含有大量水分，和比熱一樣，物料的導(dǎo)熱率也可根據(jù)它們農(nóng)業(yè)物料含有大量水分，和比熱一樣，物料的導(dǎo)熱率也可根據(jù)它們的含水率和固體干物質(zhì)導(dǎo)熱加以計(jì)算，如下式：的含水率和固體干物質(zhì)導(dǎo)熱加以計(jì)算，如下式： K=MKw+(1-M)KdK=MKw+(1-M)Kd式中：式中：KwKw、 KdKd分別為水和固體干物質(zhì)的導(dǎo)熱率。分別為水和固體干物質(zhì)的導(dǎo)熱率。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_661.4.2 1.4.2 2.2.導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)

56、 (1)(1)農(nóng)業(yè)物料的導(dǎo)熱率隨含水率而變，一般呈線性關(guān)系。農(nóng)業(yè)物料的導(dǎo)熱率隨含水率而變，一般呈線性關(guān)系。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_671.4.2 1.4.2 2.2.導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) (2)(2)除水和甘油外，大多數(shù)除水和甘油外，大多數(shù)液體物料的液體物料的導(dǎo)熱率隨溫度的升高而降低，導(dǎo)熱率隨溫度的升高而降低，氣體的導(dǎo)熱率隨溫度升高而增加，冰的導(dǎo)熱率大于水。谷物農(nóng)業(yè)物料的氣體的導(dǎo)熱率隨溫度升高而增加，冰的導(dǎo)熱率大于水。谷物農(nóng)業(yè)物料的導(dǎo)熱率在冰點(diǎn)以上隨溫度升高導(dǎo)熱率在冰點(diǎn)以上隨溫度升高而增大；而增大；冰點(diǎn)下則相反。冰點(diǎn)下則相反。 (3)(3)物料的導(dǎo)熱率受子粒尺寸的影響。在

57、相同含水率和溫度時(shí)，籽物料的導(dǎo)熱率受子粒尺寸的影響。在相同含水率和溫度時(shí)，籽粒尺寸越大大，其導(dǎo)熱率也越大。粒尺寸越大大，其導(dǎo)熱率也越大。 (4)(4)物料的導(dǎo)熱率受容積密度的影響。在相同含水率和溫度時(shí)，物物料的導(dǎo)熱率受容積密度的影響。在相同含水率和溫度時(shí)，物料的導(dǎo)熱率隨容積密度的增加而增加。料的導(dǎo)熱率隨容積密度的增加而增加。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_681.4.2 1.4.2 3.3.導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù) 導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)又稱熱散系數(shù)，是單位時(shí)間沿法向通過單位面積的熱量除以比又稱熱散系數(shù)，是單位時(shí)間沿法向通過單位面積的熱量除以比熱、密度和溫度梯度的乘積，是衡量物料受熱后溫度傳

58、導(dǎo)能力的一個(gè)重要參數(shù)。熱、密度和溫度梯度的乘積，是衡量物料受熱后溫度傳導(dǎo)能力的一個(gè)重要參數(shù)。 =K/C=dQ/dA(dT/dx)C 如果導(dǎo)熱率一定，體積熱容愈大則導(dǎo)溫系數(shù)愈小，即物料貯存熱能能力愈大，如果導(dǎo)熱率一定，體積熱容愈大則導(dǎo)溫系數(shù)愈小，即物料貯存熱能能力愈大，物料不易物料不易加熱升溫加熱升溫。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_691.4.3 1.4.3 1.1.為烘干和冷卻設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和規(guī)范為烘干和冷卻設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和規(guī)范加熱烘干熱量多少加熱烘干熱量多少比熱，從而確定烘干溫度與時(shí)間；比熱，從而確定烘干溫度與時(shí)間；物料熱處理滅菌與消毒；物料熱處理滅菌與消毒；水果、蔬菜氣冷貯藏

59、時(shí)需要物料的熱特性。水果、蔬菜氣冷貯藏時(shí)需要物料的熱特性。2.2.物料品質(zhì)檢測物料品質(zhì)檢測 應(yīng)用測定物料比熱的方法，判斷物料的純度。應(yīng)用測定物料比熱的方法，判斷物料的純度。貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_701.5 1.5 農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性 電磁輻射是電磁波、特別是相關(guān)的電磁能量以波形式電磁輻射是電磁波、特別是相關(guān)的電磁能量以波形式發(fā)射的過程。電磁波類型依波的長短不同有發(fā)射的過程。電磁波類型依波的長短不同有紅外線波紅外線波、可可見光波見光波、紫外線波紫外線波和和X射線波射線波等。等。 各種農(nóng)業(yè)物料都對不同波長的電磁波具有不同的反射、各種農(nóng)業(yè)物料都對不

60、同波長的電磁波具有不同的反射、折射、繞射、散射和吸收作用，有時(shí)引起物料內(nèi)部組織折射、繞射、散射和吸收作用，有時(shí)引起物料內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)的各種特定變異。和結(jié)構(gòu)的各種特定變異。 根據(jù)這些特性可對農(nóng)業(yè)物料進(jìn)行檢查、分析、加工和根據(jù)這些特性可對農(nóng)業(yè)物料進(jìn)行檢查、分析、加工和處理。處理。 貴州大學(xué)貴州大學(xué) 吳雪梅吳雪梅 mail:xm_711.5 1.5 農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性農(nóng)業(yè)物料的電磁輻射特性 1.5.1 1.5.1 農(nóng)業(yè)物料的可見光特牲農(nóng)業(yè)物料的可見光特牲 1 1 反射特性反射特性 用反射率用反射率R表示，指被物表示，指被物料反射回來的光波強(qiáng)度料反射回來的光波強(qiáng)度IR與與射向物料總光波強(qiáng)度射向物料