转筒干燥器内颗粒物料运动的模拟与试验研究

食品科技转筒干燥器内颗粒物料运动的模拟与试验研宄黄志刚朱清萍朱慧王晶熊光洁（北京工商大学机械自动化学院）建立了颗粒物料在转筒干燥器内运动的数学模型，求出了颗粒的运动方程。用VB语言编制了计算程序，可以模拟物料在转筒内的滞留时间和颗粒物料在某一时刻所处的空间位置。
转筒干燥器是一种应用十分广泛的干燥设备。它不但可以用来干燥，还可以用来炒熟、杀菌和加热，在食品领域可以用转筒干燥器干燥的物料有粮食、鱼粉、玉米酱、玉米饲料、牧草、果粉、淀粉渣饲料等，这些物料干燥的共同特点是都需要大量连续处理。物料在干燥器内的运动是靠内部抄板不断将物料抄起和撒落，周期性向前输送，同时气流与飘落的物料相互作用，易于输送，不会有物料滞留死角等现象，干燥比较均匀。颗粒物料在转筒干燥器内的运动是十分复杂的，颗粒运动的机理取决于一系列的状态因素和物料本身的特性。
1建立颗粒物料运动的数学模型颗粒物料在转筒内的运动可以被划分为2个阶段：第1阶段是物料在抄板的作用下，随转筒的转动而被提升，作匀速圆周运动。第2阶段是当物料被提升到一定的高度后，在重力和风力的作用下以一定速度下落。因此，在第2阶段，颗粒物料的运动轨迹是抛物线。选择所示的坐标系，假设颗粒物料在升举阶段只做圆周运动，没有沿转筒壁滚动。
转筒的坐标系其运动方程为：角速度，rad/s；t为运动时间，s；为物料作圆周运动的起始角度，rad；久为物料作圆周运动的终止角由可知，在某一时刻t，物料颗粒在起始点P2（Pi点为终点），以初速度被抛出时，运动方程为：81m/s2；A为干燥介质对颗粒的推力，N.速度方向上的投影面积，m2；C为与雷诺数有关的阻力系数；V为干燥介质的流速，m/s.根据初始边界条件，当t=解上面的方程得：转筒半径（m）转筒半径与滞留时间的关系滞留时间的模拟值与试验值的关系制了模拟程序，可以模拟在转筒转速、转筒半径、风力、颗粒质量和转筒倾角变化时，物料在转筒内的滞留时间和物料颗粒在某一时刻所处的空间位置。物料在转筒内的滞留时间是计算干燥速率的重要参数，在试验与模拟的范围内，随着转筒转速的加，滞留时间非线性地减少；随着转筒倾角的加，物料在转筒内的滞留时间逐渐减少；随着转筒半径的加，物料在转筒内的滞留时间逐渐减小。