内置远红外电热管循环式烘干机优化设计

o刖目目前，农民对烘干机的要求是机型小、可移动、操作方便。但现有的烘干机的热源多为燃煤热风炉，形式较为庞大，难以满足要求。本文设计了一种循环式烘干机，将远红外电热管插入物料层内部作为热源进行加热烘干，不但简化了结构，机型小，而且远红外加热快、热量损失少、节能，不污染环境。
1结构与工作原理1.1结构内置远红外电热管循环式烘干机主要由干燥仓、角状管、远红外电热管、排料轮、提升机等部分组成，如a所示。干燥仓长1电热管长690mm，高400mm.角状管由筛片制成，气流可以穿过，分进气角状管和排气角状管两种，分别形成热风室和排风室。在进气角状管内插有远红外电热管。热风室和排风室中间形成物料层通道。下部有排料轮控制物料层下落的速度。物料层在下落的过程中由远红外电热管加热烘干。提升机用于向干燥仓内进料和进行物料的循环。
5.排料轮6.循环管7.提升机8.风机9.风量调节活门1.2工作原理物料通过提升机送入干燥仓至充满物料层的通道。开启排料轮进行物料的循环。开启远红外电热管对物料进行加热。气流通道如b所示。风机通过扩散管与热风室相连。由风机产生的气流进入热风室，穿过物料层进入排风室，从排风口排出。远红外电热管通电发热，利用辐射将热能传递给物料层。远红外辐射具有一定的穿透能力，加热速度较快。但由于物料层厚度较大，外层物料辐射不到。若配以气流，则可把内层物料的热能传递给外层物料，并把水分带走，起到传质和传热的作用，使物料干燥。还可防止内层物料的过热，使物料层均匀加热。
2烘干机性能试验2.1试验方法2.1.1试验指标为了提高烘干机的干燥速度，试验指标Y取为在不同干燥条件下干燥2h物料的降水率，降水率越大，说明干燥越快。试验物料为小麦，初始含水率为20.含水率的测量使用美国产“帝强”水分快速测定仪。
2.1.2试验因素的确定根据内置远红外电热管循环式烘干机的工作原理，选择影响干燥性能的工作参数为试验因素：物料层厚度，物料层平均穿透风速！2，物料层平均移动速度！3.根据以前的研究5\"13，物料层厚度影响着内外层物料温差的大小和气流分布的均匀性，试验选取范围为87.3！！！150））。物料层平均穿透风速影响着气流和温度分布的均匀性，试验选取范围为0.218！！2！0.436m/s.物料层平均移动速度影响着传热和传质，试验选取范围为1.0！！3！3.48cm/min. 2.2试验设计及回归方程的建立为了得到可靠的回归方程，试验采用二次通用旋转回归组合试验设计方法54.对于三因素共有20次试验，各因素水平编码如表1所示。用各因素的水平值代替试验方案表中的编码即得各试验方案。试验方案及试验结果如表2所示。根据各试验点各参数的水平值和小麦的降水率，利用逐步回归的方法得出指标\"与！1、！2、！3的回归方程如下：回归方程的显著性检验见表3.通过检验可知，回归方程不失拟且是显著的。
表1各因素水平编码表2试验方案和试验结果试验号表3回归方程的显著性检验误差来源平方和自由度均方差F比显著水平失拟检验误差回归方回归程检验剩余总体2.3各参数对小麦降水率影响规律分析令小麦降水率与各参数的回归方程中两个参数为定值来分析另一个参数对小麦降水率的影响规律。
2.3.1物料层厚度对小麦降水率的影响移动速度！3=2.0cm/min，代入回归方程中，画出物料层厚度！与小麦降水率\"的关系曲线如所示。可以看出，随着物料层厚度的增加，小麦降水率下降。这说明物料层厚度越大，干燥越慢。因为物料层厚度越大，内外层物料的温差就越大，外层物料升温较慢，温度低，水分蒸发慢，不利于干燥。
2.3.2物料层平均穿透风速对小麦降水率的影响降水率与物料层平均穿透风速的关系取物料层厚度！1=92.6mm，物料层平均移动速度！3=2.0cm/min，代入回归方程中，画出物料层平均穿透风速与小麦降水率\"的关系曲线如所示。可以看出，随着物料层平均穿透风速的增加，小麦降水率下降。这说明物料层平均穿透风速越大，干燥越慢。因为物料层平均穿透风速越大，进入干燥仓的风量就越大，而加热功率是一定的，使得风温较低，与小麦的热交换时间短，小麦升温速度较慢，水分蒸发就较慢，不利于干燥。
2.3.3物料层平均移动速度对小麦降水率的影响：物料层平均移动速度z3（cm/min）降水率与物料层平均移动速度的关系取物料层厚度！7=92.6mm，物料层平均穿透风速！2=0.27m/s，代入回归方程中，画出物料层平均移动速度！3与小麦降水率\"的关系曲线如所示。可以看出，要使小麦降水率大，物料层平均移动速度有一个佳值。若物料层平均移动速度过小，物料循环就慢，物料在2h内被加热干燥的次数就少，而影响了干燥速度。若物料层平均移动速度过大，物料循环就快，一次加热干燥的时间短，物料温度低，水分蒸发慢，也不利于干燥。
3烘干机的优化设计为了求得物料层厚度、物料层平均穿透风速和物料层平均移动速度分别取何值时小麦降水率大，本文利用回归方程进行参数的优化设计，优化计算采用复合形法。优化时的目标函数采用回归方程：为了消除因量纲不同而造成的自变量数量级的差别，使各因素处于同一数量级，因此对各变量做如下变换：即方程中的自变量做如下代换：所得到的规格化的目标函数为：经优化计算得出相对于1、2、3的佳参数组合方案，再利用代换式将其转化为各参数的实际值。其佳参数组合方案为：物料层平均穿透风速：！2=0.27m/s物料层平均移动速度：！3=2.0cm/min计算得相应于佳参数组合方案的小麦降水率为7.76O，比各试验点的小麦降水率都大。为了验证佳参数组合方案的可靠性，做了验证试验。在佳参数组合下小麦降水率的试验值为7.8O. 4结论内置远红外电热管循环式烘干机主要工作参数对干燥速度的影响规律为：物料层厚度越大，干燥越慢p物料层平均穿透风速越大，干燥越慢p物料层平均移动速度有一个佳值，过大或过小都会使干燥速度下降。
使干燥速度快的佳参数组合为：物料层厚度为92.6mm，物料层平均穿透风速为0.27m/s，物料层平均移动速度为2.0cm/min，此时小麦降水率可达7.8O.