脉动流化干燥机的改进设计与试验

干燥技术作为加工过程的一部分，在农业生产中得到了广泛的应用。物料的气流脉动流化干燥，是指在干燥装置中的物料被气流所流化，且这种气流的流动速度按定的周期规律变化。当床层内的物料受到如此变化的气流作用时，气蚀、沟流、局部结块等现象被抑制或破坏；同时，脉动气流还可以改善物料颗粒在气流中的运动状态，有利于粘性物料和不易流化物料的干燥。在试验中也发现，原有脉动流化干燥机存在以下两点不足：1是脉动气流在床层上分布不够均匀，存在一定的流化\"死区\"；二是气流分配器位于干燥箱体的外面，距离床层较远，从而影响了脉动流化效果，且脉动气流不便于控制。
针对上述问题，笔者进行了全面地改进设计，并通过试验证明了这些改进设计的正确性。
1脉动流化干燥机的改进设计1.1结构原理改进后的干燥机主要由气流分配器、导流装置、导料装置及振动输送装置等组成，其结构原理如所示。该设备采用的是双面链板输送、多层箱式机构，物料由进料口加入干燥箱后，因床层处于倾斜状态，加之气流的脉动作用和振动输送装置的振动，使物料在干燥的同时向前下方滑落。因此，该基金项目：山东省####中青年科学家科研奖励基金项目通讯作者：孙传祝（1959-），男，山东平度人，副教授，（E-mail）5.干燥箱体6.进料口7.导料装置8.隔板9.传动链条10.加热器11.调速电机12.风机脉动流化干燥机结构简。2改进设计1.2.1气流分配器设计气流分配器是整个设备设计的关键部分，产生的脉动气流将直接影响到干燥效果及整机性能。气流分配器的首要任务是产生脉动气流，即经过气流分配器后气流按预定的规律周期性地变化，例如按正弦波或矩形波有规律地变化。其次，还能够产生多种频率的脉动气流，即脉动气流的频率对于同1台干燥机来说，可以按照不同物料的干燥要求进行调节；另外，脉动气流分配器还应具有协调箱内气流稳定工作的功能。
1.2.1.1脉动气流的类型及特点分析国内外脉动流化干燥机的研究成果可知，大多数脉动流化干燥机中使用的脉动气流是矩形（或近似矩形）波型或正弦（或近似正弦）波型。
矩形波型的脉动气流便于简化过程的分析和计算。
例如，保加利亚学者研制的旋转一脉动流化干燥机，其结构原理如所示。脉动气流是通过旋转盘的旋转运动产生的，其频率取决于旋转盘上径向孔的数量和旋转盘的转速。与普通流化床相比，上述装置的优点在于，当旋转盘径向孔中形成的高速气流扫过整个床层的横截面，且送风量一定时，在床层内容易形成高流化速率区域；另一方面，这种脉动气流分配器结构比较简单，制造、调整也比较方便。不足之处在于，当旋转盘转速过高时，物料颗粒在床层中运动剧烈，达不到要求的脉动效果。
旋转一脉动流化床千燥机示意图本设备采用的脉动气流曲线是由两条正弦曲线叠加而成的部分正弦波形，如所示。可以看出，曲线与横轴相切处，即热风通道处于封闭状态周围时，曲线的斜率极小，说明封闭效果较好，节约能源；而在开度接近大（即90*）时，其斜率达到整个曲线的大斜率，因此脉动效果良好。
脉动所流波形。2.1.2气流分配器的设计干燥机主体采用多层箱式结构，每层内形成一个长方体空腔。为了给床层提供均匀的脉动气流，笔者采用了如所示的结构。该气流分配器由转轴、导流板及挡风板组成。为了提高脉动气流沿床层长度方向上的均匀性，将分配器从前到后分为4段，即构成4个脉动区域。各区域均包含两片互成180*的导流板，因此分配器每转动一圈将产生两个脉冲，相邻两个区域内的导流板互成90°。
挡风板形状及挡风面积对脉动气流分配的均匀性有着重要影响。开始时，除第片挡风板直径较小外，其余挡风板均采用直径相同的整圆。试验过程中发现，区域的风量特别大，后面各区域风量则较小，尤其是第四区域风量特别小。经过仔细分析计算后认为，要保证热气流沿床层长度方向均匀分布，应采用挡风板的挡风面积自进风端开始依次增大的技术方案，其形状如所示。
1.2.2导流装置设计通过试验分析得知，脉动效果与分配器至脉动床层的距离成反比，而热风在脉动床层上分布的均匀程度与该距离成正比。即距离越近其脉动效果越好，距离越远则气流分布的均匀性就越好。本次改进将原有设备的外置式气流分配器移到了干燥箱内，从而大大改善了脉动效果。至于气流分配的均匀程度，通过增设一导流装置，配合气流分配器来提高气流分配的均匀性。导流装置位于气流分配器的下面，由弧形板和支撑板组成，如所示。
导流装置是用来分配气流的。在结构上，各弧形板上边缘与支撑板平齐，其截面均为圆弧形，但半径自进风端开始依次增大。其设计原则是：每片弧形板比前面相邻的弧形板所增大的迎风面积，应等于气流通道总截面积除以弧形板的数量。试验证明：由于导流装置与气流分配器的共同作用，床层内气流的脉动效果良好，且基本保证了整个床层内各处气流均匀一致。
1.2.3导料装置的设计导料装置安装在上层床层的落料端与箱体内壁所形成的落料通道内，其结构呈“人”字形，如所示。导料装置的作用在于保证物料能顺利地落到下层床层上，这对于密度较小的物料来说显得尤为重要。因为导料装置所在的落料通道，实际上也是排出废气的气流通道。经下层床层干燥后，虽然一部分废气通过出料口排出，但是还有大部分的废气要通过此落料通道进入上层床层的上方，与上层的干燥废气汇合后，经位于箱盖上的出气口排出箱外。如果不将落料通道与气流通道分离，就会使得密度较小的物料在下落过程中又被废气带回上层，产生“反流”现象，严重时物料根本无法下落。
9中可以看出，风温越高时干燥强度越能耗也随之增大，所以热风温度并非越于玉米而言，加热温度低于65C时，其单位能耗虽然较低，但出机物料含水率速度较慢，因此不适合于玉米的干燥。
时，加热温度在55*65C时，单位热耗增长缓慢，超过65C时则迅速增大。
的干燥不宜采用过高的加热温度，但为速度，热风温度也不应太低。综合分析玉米和酒糟时的热风温度分别以70*7 70C为宜。
但单位对单位热耗和较大，干燥而干燥酒糟耗和单位能因此，酒糟了保证干燥认为，干燥1.吊带2.挡料板3.导料筒4.支架导料装置本设备采用将气流通道与物料通道分离的技术方案，在上述通道内设置有\"人\"字形导料装置，有效地解决了物料\"反流\"问题。为了防止下层排出的废气进入导料筒中阻碍物料的下落，在导料筒底部切了一个斜切口，该斜切口背向废气吹来的方向。当废气吹过导料筒底部时，会在该处形成一定的真空区域，从根本上避免了产生\"反流\"现象的可能性。
影响干燥效果的因素有脉动频率、热风温度、热风流速、振动频率及床层倾角等。在干燥过程中，需要对这些参数进行准确地测试，并根据测试结果对干燥设备实施控制，针对不同的干燥对象，寻找一种适合于本设备的佳干燥状态参数组合。下面选择其中的3项主要因素进行分析。
2.1脉动频率对干燥效果的影响由可以看出，随着脉动频率的增加，玉米和酒糟的干燥强度均呈“先升后降”的趋势，且分别在3Hz和2Hz时取得大值。与此相反，随着脉动频率的增加，单位能耗呈“先降后升”的趋势，且分别在3Hz和2Hz时取得小值。因此可以认为，两种物料的佳脉动频率分别为3Hz和2Hz.另外，从中不难看出，脉动频率对粉末状物料的影响比较明显。
2.2热风温度对干燥效果的影响热风温度对干燥效果的影响如所示。从图风温对物料千燥效果的影响2.3振动频率对干燥效果的影响着振动频率的增加，两种物料的干燥强加，而单位能耗则随之减小。这一现象中表现得为明显，说明振动输送装置物料来说非常重要。通过检测出机物料现，随着振动频率的增大，出机物料的来越大，这也说明振动频率较高时能耗因为尚未达到去除吸附结合水的程度……
随增验状发越是L之试末率也，作对于不同的物料，其床层倾角调整得有般难易流动的物料其床层倾角应大些。
各种试验物料，均可采用32Hz左右的J于对气□千燥强度厶单位能耗玉米酒糟直0振动频率对物料干燥效果的影试验结果证明，改进后的脉动流化先进、结构合理、实用性强，干燥速度耗低、操作方便。通过试验还得出了如汁肖1）本设备用于干燥玉米和酒糟这两种物料时，2）利用本设备干燥玉米和酒糟时，其佳脉动频率分别为3Hz和2Hz，加热温度应分别控制在70*75*C和60*70*C之间，在设定的床层倾角条件下，佳振动频率均为34Hz.