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    干燥學科是由干燥理論、干燥技術和干燥工藝學三大分支構成的。干燥理論涉及到熱交換、質交換理論、水分同物料結合形式學說、不可逆過程熱力學、理化力學和流變物理學等許多學科。早在遠古時期人類就開始了對干燥學科的研究，隨著干燥理論、干燥技術和干燥工藝學的發展，現在人們對物料干燥問題的研究方法已由原來的實踐探索法轉變為把干燥理論和干燥技術有機結合起來，采用一系列的數學方程模擬干燥過程，實現干燥工藝優化設計，這種方法已經成為干燥學科研究的主要方法。由于數學模擬這種方法具有準確度高、經濟性好、快捷以及便于放大等優點，在干燥學科研究過程中得到了廣泛的應用。考慮到干燥物料種類眾多，干燥產物要求也各不相同，干燥過程中所表現出來的干燥特性大相徑庭。因此針對不同干燥物料建立相應物料干燥模型也就成為了現階段干燥模型的主要研究內容。物料干燥模型實質上就是對物料干燥過程中干燥特性的一種數學表達，而物料干燥特性通常指的是物料在干燥過程中表現出的各種性質，其中主要包括物料干燥速率、升溫速率、結構變化（收縮與變形）規律、質量與品質的變化規律等。需要指出的是，由于對干燥產物的要求不同，在對干燥過程進行數學模擬時，上述特性并不是同等重要，這個原因也導致了物料干燥模型的多樣性。概括起來說物料干燥模型主要是研究兩大方面的內容：其一是基于唯象理論和體積平均理論的物料熱質傳遞模型，其目的是深入研究物料干燥過程微觀機理，掌握物料內部水分移動規律，建立反映物料干燥特性的理論模型（包括干燥速率方程、升溫速率方程、結構變化模型、質量與品質變化模型等）；其二是基于不可逆熱力學理論建立起來的干燥模型，其研究結果往往是側重從宏觀方面描述干燥過程，預測干燥速率，確定干燥時間，把干燥領域實驗研究及理論分析結果應用到實際干燥過程分析中，實現優化設計和優化運行。
    早在20—30年代，Lewis、Sherwood和Newman進行大量的工作，把多組分氣體擴散的Fick定律應用于干燥過程，建立了擴散模型理論（假定擴散系數為常數）。在許多場合，擴散模型理論解與實驗的失重曲線、蒸發速率曲線相符。1937年CeaglskecJD4J和Hougen的實驗及Hougen等人的分析表明：常系數擴散模型理論解出的含濕量分布與實驗結果不符，而利用由他們測量的毛細勢（壓力）與含濕量關系的曲線．才能給出與實驗相符的含濕場分布。由此他們推論，干燥過程中物料水分遷移是毛細勢作用的結果。但是上述工作與實際情況最大的不同是：都沒有考慮溫度對干燥過程熱質傳遞的影響。而在實際干燥過程中，溫度作為熱質傳遞過程中的一個主要推動力，在物料干燥過程中所起到的作用是不可忽視的，甚至是決定性的。所以上述可以認為是在忽略溫度影響下的物料內部質傳遞的描述。可以說直到Luikovn和Krischer考慮溫度對水分遷移過程的干燥模型的出現，描述物料干燥過程的傳熱傳質模型才真正問世。Luikov從宏觀的質量、能量守恒定律和不可逆過程熱力學原理出發，推導一組關于含濕量、溫度和氣相壓力的方程。這組方程中系數沒有明確的表達式，常常需要假定為常數，再由實驗確定。Krischer認為在干燥過程中，內部質量傳遞包括由毛細勢控制的液體流動和由擴散控制的汽流流動，通過把液體濃度梯度引起的毛細管流動和蒸汽分壓梯度引起的蒸汽擴散運動分別加以考慮，建立了一種干燥理論模型。該模型應用吸附等溫線來確定物料內部蒸汽壓分布，即認為內部蒸汽壓是溫度及含濕量共同決定的，把由溫度差、濃度差和壓力差引起的三種驅動力結合起來，該模型常被稱為Krischer模型。同樣，該干燥模型需要假定方程的系數為常數，或采用復雜的經驗式，才能對這組方程進行求解。除此之外，同時期內還有Philip和DeVries在獨立地進行這方面地工作。他們分析的出發點與Krischer的做法類似，將含濕量的遷移分為液體的毛細流動與蒸汽的擴散滲透，由此導出一組關于含濕量、溫度的控制方程。Philip和DeVries的推導中忽略了溫度對毛細勢的影響，且蒸汽擴散表達式形式及其某些項是憑經驗推導出來的。六十年代末，Harmathyf10a]通過運用虛擬宏觀連續介質方法推導了一組適用于液體在物料中處于懸浮狀態（液體不連續）時，含濕量、溫度和氣相總壓力的方程。1979年HuangEi把它推廣，使之也適用于液體的連續狀態。可以認為他們導出的方程的最終形式是一組純粹的偏微分數學方程，比較復雜，物理意義也不明確。1989年Ilic和Turner[10]也導出一組關于含濕量、溫度和氣相壓力的方程。這組方程是從體積平均的運動方程直接展開得到的。Wei等人的分析中也做過如此出處理，這種處理把體積平均的運動方程和能量方程轉換成含濕量、溫度和氣相壓力三個方程。
    我國學者雷樹業等對含濕多孔介質傳熱傳質模型進行了相關研究。文章從多孔介質多相流Darcy定律和擴散遷移機制出發，建立以溫度、壓力和飽和度為基本參數的三參數模型。該模型給出一組描述氣液質量守恒、空氣質量守恒和能量守恒的非線性偏微分方程。模型韻提出和建立是基于Whitaker體積平均理論的。
    虞維平等和韓吉田等在研究未飽和多孔介質傳熱傳質時考慮了毛細滯后效應的影響。上述兩篇文獻采用液相滲流的最小梯度假設，考慮毛細滯后對液相運動的影響。傳熱傳質微分方程包括濕份遷移方程、能量守恒方程和氣體總壓力方程組成。方程中的有關熱濕遷移性系數都有明確的表達式，便于定性、定量地研究遷移特性的影響因素和變化規律，并為進一步發展確定熱濕遷移特性的有效實驗方法提供了依據。
    綜觀干燥理論的發展，典型的干燥理論有三種：
    (1)氣化界面理論
    Lewis和Sherwood提出水分傳輸是由擴散所致。在此基礎上，Gross提出了氣化界面理論，又經G．Rhadley和K．W，Chen等人進一步發展，推導出了一系列以氣化界面為分界面的方程來描述干燥過程中物料內部熱質傳遞規律。由于在干燥過程中氣化界面是一個向物料內部移動的分界面，氣化界面不斷減少，所以推導出的氣化界面理論更適合于描述干燥過程中較為復雜的降速干燥階段。傳統氣化界面理論的中心思想假設進入干燥降速期的干燥物料內部存在于區和濕區，以氣化界面作為分界面，氣化界面外為干區，氣化界面內部為濕區，干區已經經過完全干燥，含濕飽和度為零，而定義濕區的含濕飽和度為100%，規定水分氣化只在交界面（氣化界面）上才能發生。該理論的最大優點是對各種擴散原因考慮較為詳細，在降速干燥階段具有較高的實用價值。
    (2)等效耦合擴散理論
    七十年代，Whitaker提出的體積平均理論使干燥過程中熱質傳遞規律的研究進入到一個嶄新的階段，Whitaker所提出的方程最終形式上與以往方程并無差異，他在試圖進一步推導方程時，作了許多假設。楊世銘、肖寶亮在未附加任何新的假設的基礎上，依據Whitaker體積平均理論和Darcy定律推導出一組等效耦合擴散方程，該方程以含濕量、溫度、氣相總壓力三個緊密耦合量為變量，代表了一種廣義守恒。參量的時間變化率等于等效流的凈通量，而等效流與參量自身梯度成正比，且與重力加速度有關。該方程以矩陣表達，形式筒單，且方程系數都有明確表達式，不需要由實驗進行測定。
    (3)擴散干燥理論
    蘇聯著名學者Luikov利用不可逆熱力學建立了反映物料內部熱質傳遞規律的理論，對于那些干燥過程溫度不太高，壓力梯度、溫度梯度可忽略的情況，簡化其方程并求解，得到了物料顆粒含濕量分布場和整個粒子平均含濕量的計算式。由于擴散方程復雜，需要的計算量大，往往擴散系數還是用經驗方程代替，所以擴散方程進一步又發展成半經驗、經驗方程。通過對上述擴散理論的分析，Prof. Ginzburg指出：干燥的強化可以通過增強過程的驅動力來達到，同樣也可以利用增加動力學系數的方法實現；如果驅動力受到一定的技術限制，增加動力學系數的潛力卻仍然有很大。上述理論對現代干燥具有重大的現實意義：引導人們走出了一味通過增加驅動力強化干燥的誤區，大大降低了干燥過程的能源消耗，提高了干燥產品的品質。
    以上三種典型的干燥理論對本文進行秸稈干燥過程的理論分析有重要的指導意義。本文借鑒了氣化界面內移的思想來描述降速干燥過程；采用體積平均理論，構造出表征單元體進行秸稈干燥過程的理論分析，最終得到了較為理想的效果，