穿流转笼式烘干机设计研究

穿流转笼式烘干机设计研究张仲欣（洛阳工学院，洛阳重力和内摩擦力的作用下，连续缓慢地交换内外层物料的位置。热风穿过物料层，使物料均匀烘干。比较了敞口式。
三段式和栅栏式出风口对风速分布的影响。通过试验表明，栅栏式出风口的轴向风速分布较均匀。并用开口核桃的烘干进行了生产试验，用风温125C，风量8511m3/h，在2h内将开口核桃的含水率从30降低到3，且干湿均匀，品质好，基本无破碎，可满足生产需要。
设转笼内圆筒半径为r，外圆筒半径为R，物料层厚度为SfR-r，转笼长度为L转笼转动时，物对于某些颗粒农产品物料的烘干，如开口核桃的烘干，要求热风温度高干燥时间短、制品湿度均匀、品质好破碎少。为解决这类颗粒物料的烘干问题，作者比较了多种烘干方法若用箱式烘干机进行烘干，则烘干速度慢，湿度不均匀，品质差，操作劳动强度大；若用塔式干燥机进行循环干燥，则破碎率大大加，出品率降低；若用带式或转筒式干燥机进行连续干燥，则设备庞大，破碎率也较高，且湿度也不均匀因此，本文设计了一种穿流转笼式烘干机。
1结构与工作原理1穿流转笼式烘干机的主要结构穿流转笼式烘干机主要由转笼进风管、出料滑板、传动装置、机架、热量回收装置等组成，如所示。转笼由内外两个筛状圆筒和端板组成外圆筒上设计有活门，用于装卸料。转笼用传动装置带动进行转动。进风管是一个沿轴线切开的半圆形管，插到内圆筒内，呈固定状态，其安装位置如所示。
1.2工作原理该机为批式烘干工作时，先将物料装入转笼，装料量以填没住内圆筒为准。转笼缓慢转动，其内的物料在重力和内摩擦力的作用下，物料面始终与水平面呈一T角。由于转笼的缓慢转动，使得物料面上的一层物料缓慢地沿物料面向下滚动，并且滚动时是紧挨内圆筒的内层物料先向下滚动，紧挨外圆筒①张仲欣，副教授，硕士，河南省洛阳市洛阳工学院105信箱，的外层物料后向下滚动其结果是原来在内层的滚到了外层，原来在外层的滚到了内层，实现了内外层物料位置的自动交换。另外滚动下落后，单一物料的方位也有了改变。这样就保证了物料烘干的均匀十性由于物料向下移动呈缓慢滚动状态，所以，基本无破碎热风从进风管进入，半圆形管可以防止热风从物料面向外逸出，强制使热风从出风口穿过物料层对物料进行加热烘干物料在下半部分加热后，当转动到上半部分时不加热，可使物料内部的水分向外转移，起到了缓苏的作甩这样，物料在烘干的过程中，相当于加热?缓苏-加热?缓苏有利于干燥的进行当物料干燥到符合含水率要求时，在下边通过出料滑板卸料。
1.3主要结构参数的设计料面与水平面呈T角，近似等于物料的自然休止龟若物料面超过内圆筒表面，则会在内圆筒周围形成一层死料因此要求物料面与内圆筒相切，如所示。由几何关系知，R=r/sinT另一方面，为防止热风不穿过物料层而向上从物料面逸出而走捷径，内外圆筒半径必须满足r> R-r，即2r>R物料的自然休止角T一般为30=根据上两式取R=2r这样，在进风管的出风口边缘处，不管是到外圆筒还是到物料面，距离都大致相等，避免了热风走捷径。r的大小决定了一批的装入量。根据生产需要取r=215mm，R=430mm转笼长度的确定与一批的装入量和热风沿轴向分布的均匀性有关。根据试验，L越大，热风分布越不均匀。根据生产需要取L=1000mm进风管半圆筒安装位置角应与被干物料的自然休止角T相同。
2风速分布的试验研究2.1出风口形式的确定对烘干机来说，风速分布的均匀性直接关系着烘干产品的品质为保证热风沿转笼轴向和周向均匀分布，用3种形式的出风口进行了对比试验3种形式的出风口如所示其中a为敞口式，b为三段式，c为栅栏式敞口式出风口是将进风管的下一半完全敞开，作为出风口这种结构简单三段式出风口是将进风管的下一半平均分为三段，中间一段完全敞口，两端的两段分别用5块宽40mm的板条沿周向均匀分布对敞口进行遮盖有研究资料表明，对于纵向进风转90再横向进入干燥仓，会因气流的惯性在末端产生较大的穿透风速这样会使转笼内末端物料层内的风速偏大，造成干燥不均匀采用三段式可避免端头处风速偏大的问题栅栏式出风口是将进风管下半部敞开部分用5块梯形板条沿周向均匀分布进行遮盖。梯形板条窄端宽35mm，宽端宽70mm5块梯形板条的宽端全在进风管的末端这样出风口前后的有效宽度比为1.8：1，均匀过度，会均匀地抵消气流惯性的影响21风速测量点的分布与风速测量将转笼外圆筒沿周向分为12等分，得12条轴向线，再沿轴向分为4等分，得5个截面。每个截面与每条轴线的交点即为一测量点，共有60个测量点风速分布的试验物料为直径32~36mm的核桃，加入转笼内至规定位置转笼以一定转速转动。
用风量约为8600m3/h的室温风进行风速测量。风速的测量用QDF-30（单位：m/s）型热球式风速仪在各测量点进行测量测量时，为消除物料挡风的误差和其它方向气流的干扰，在测量头上加一装置，只测穿透风速风速分布的试验研究bookmark2 Publish主要作用三种不同形式的出风口所对应的轴向风速分布如所示上边为进风管半圆遮盖区圆弧上的风速平均值，下边为进风管开口区圆弧上的风速平均值从可以看出，开口区轴向风速分布以敞口式出风口不均匀。三段式出风口虽有所改善，但前后风速的差别仍较大栅栏式出风口轴向风速分布较均匀，在转笼前后端板附近的风速虽有差别，也只是边缘效应的影响。敞口式出风口开口区轴向风速分布在末端第二个截面上风速大，可能是气流在惯性作用下碰到端板后折回造成的三段式出风口开口区轴向风速分布在末端、第二个截面上风速均较高，主要是因为中间一段是敞口的，气流在惯性作用下造成的相比之下，栅栏式出风口较为合理由于进风管与转笼内圆筒之间有间隙而造成了一定的漏风，致使在半圆遮盖区也有一定的风速，其分布规律与开口区相似但因风速相对较小，对烘干不起22.3周向风速的分布为栅栏式出风口周向风速分布图。其风速值为每条轴线上5个测量点的平均风速值。由可看出，在开口区，风速沿周向的分布较为均勾。遮盖区风速较小，约为开口区的1/3因此，可实现物料的循环加热一一缓苏的干燥过程敞口式和三段式出风口周向风速分布图与相似，不再赘述。
3耗气量和耗热量计算3.1传热传质分析物料在穿流转笼式烘干机内烘干时，热风以一定速度穿过物料层，将热量传递给物料转笼的回转可是全部物料被加热，使物料表面水分气化并被带走在恒速干燥阶段，物料吸收的热量全部用于水分的蒸发，物料内部的水分会在湿度梯度的作用下向表面转移，维持表面水分的连续蒸发，因此物料的温度基本不变在降速干燥阶段，物料内的水分含量较低，不能维持表面水分的连续蒸发，因此物料的温度将急剧上升。但该机只在下半部分加热，当转到上半部分时物料不加热。由于转笼转速很慢，因此在这一段时间内物料处于冷却状态。这时，物料内的导湿性与导湿温性同向，既可使内部水分快速向外转移，又可使表面水分快速蒸发，也不会使物料在降速干燥阶段过热，可提高干燥效率，体现了该机的优点但在降速干燥阶段，废气中的湿含量较低，回风至热风炉，以节约能源2耗气量计算以开口核桃的烘干为例。开口核桃烘干时的风温和穿透风速，既要考虑干燥速度和干燥强度，也要考虑品质根据研究，开口核桃的烘干以风速为1.75m/s风温为125C的热风穿流烘干2h效果好。根据穿流转笼式烘干机的结构，物料在内外圆筒所形成的圆环形空间内，不同物料层的过风面积也m/s中间物料层与开口区对应的总面积为A=Ln（R+r）/2=耗气量为V=VA= 1.773m3/s=6383m3/h因为从开口区穿过物料层的风量只占总风量的3/4，所以，要使物料层内的平均风速达1.75m/s，应取总风量V=6383< 3耗热量计算干空气的量为G=8511A.12=7600kg/h耗热量Q=G（/i-/.），与烘干工艺有关该机在工作一段时间后，废气的相对湿度越来越低，因此，将部分废气返回热风炉与冷空气混合进行加热测得废气与冷空气混合后的平均温度约10c、相对湿度h约为5，查湿空气的焓-湿图得湿含量d= /kg，混合空气加热前的焓/ /1为125C下热空气的焓，按等湿加热过程算，d，=32 5g/kg，查湿空气的焓-湿图得/1=216k/kg耗热量为Q= 4生产试验为了验证穿流转笼式烘干机的工作原理和结构的合理性及栅栏式出风口的烘干均匀性，本文用开口核桃的加工进行了生产试验。
开口核桃的工艺流程如下：原料核桃?分级-清洗-漂白+开口+入味-烘干?包装试验所用核桃的粒径为32~ 36mm原料核桃经清洗机清洗后，在浓度为1.4的漂白粉溶液中漂白30min捞出漂洗后，用核桃开口机将核桃开成十字口的裂缝然后在浓度为30的糖液中煮30min进行入味入味后捞出沥干，洗去表面糖液，再用浓度为14的盐液浸泡10min，捞出沥干后进行烘干将含水率约为3的待干料加入转笼式烘干机内至规定位置，用热风温度125C、风量约为8511m3/h进行烘干试验表明，物料在转笼内的运动状态与设想的基本一致物料面与水平面的夹角为30左右。可实现内外层物料位置的自动交换烘干2h后，物料含水率下降至3左右，符合产品不同，99设计时取中间物料茳风速乃?岛0?」1bookmark3含水率要求一批烘干的料重约100kg，所以，该机烘干开口核桃的生产率为50kg/h失水率Ws=50 1.013m2，所以该机的干燥强度为Ws/A=过生产试验表明，穿流转笼式烘干机达到了设计要求，且结构简单，使用方便，产品干湿度均匀，品质好，基本无破碎，可满足生产需要。
5结论穿流转笼式烘干机特别适宜于易碎颗粒物料的烘干，其结构简单，使用方便，可实现内外层物料位置的自动交换，产品干湿度均匀，破碎率低。
出风口的形式对轴向风速分布的均匀性影响很大敞口式出风口和三段式出风口由于气流的惯性，会使出风口末端的风速偏大，栅栏式出风口轴向风速分布较均匀。
三种形式的出风口周向风速分布基本相同约有3/4的热风从出风口穿过物料层，只有约1/4的热风穿过进风管半圆遮盖区所对的物料层因此，可实现物料的循环加热一一缓苏的干燥过程。
用热风温度12夂、风量8511m3/h对含水率约为30的开口核桃进行烘干2h，含水率可降至3左右，且干湿均匀，品质好，基本无破碎，可满足生产需要邵耀坚等。谷物干燥机的原理与结构。北京：机械工业出版社，1985.赵永玲。穿流式烘干机内部流场及烘干工艺的研宄：顾士学位论文。洛阳：洛阳工学院，2000.化工设备设计全书编辑委员会。干燥设备设计。上海：上海科学技术出版社，1990.张仲欣。开口核桃烘干工艺试验研宄。农业工程学报，