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顺流
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顺流式粮食干燥机的总体设计,顺流,粮食,干燥机,总体,设计
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黑龙江八一农垦大学本科毕业设计摘 要我国东北粮食产量大，而刚收获的粮食需降水处理后才可储藏，每年因为及时干燥而损失的粮食多大几十万吨。降低或除去物料中的水分称为干燥。在谷物收获中，干燥具有十分重要的意义。本设计针对这一问题设计一台谷物干燥机，采用顺流式谷物干燥机，由于顺流式谷物干燥机的干燥能力较小，故设计为3级顺流式谷物干燥机。热风机选用NO.10C。冷风机选用NO.82，干燥室内部均布18个角状管。在设计时考虑东北冬季温度、干燥成本、干燥工艺，燃料等问题，并采用CAXA软件制图，使之能明确的表达干燥机的整体结构。关键词：谷物干燥机；储藏技术；顺流干燥 AbstractFood production in the Northeast China, and freshly harvested grain need precipitation treatment before storage, annual losses because timely dry much of hundreds of thousands of tons of grain. To reduce or remove the water in the material called dry. In the grain harvest, drying is very important. The design of a grain dryer to solve this problem, the concurrent flow grain dryer, due to concurrent grain dryer drying capacity is small, so the design of 3 level concurrent flow grain dryer. Hot air machine using NO.10C. Air cooler used NO.82, drying chamber is uniformly distributed with 18 angular tube. Consider the winter temperature in Northeast, drying, drying process cost at design time, fuel and other issues, and the use of CAXA software, the overall structure of the explicit expression of dryer.Key words：: Grain dryer; storage technology; concurrent flow drying目录摘 要I1.绪论11.1干燥的现状及发展趋势11.1.1 干燥的意义和要求11.1.2 干燥的基本原理和方法11.1.3干燥机的技术要求31.1.4影响粮食干燥过程的因素31.2 谷物干燥机简介41.2.1常温及低温慢速干燥贮存设备41.2.2 高温快速间歇式干燥设备51.2.3辐射式干燥机51.2.4批量作业式干燥机61.3 谷物干燥用的燃料71.3.1燃料的种类和成分71.3.1谷物干燥用供热设备的种类92.谷物干燥机主体设计122.1谷物干燥系统的工艺流程设计122.2谷物干燥机基本参数的选择132.2.1 干燥机总体结构分析132.2.2 干燥机的生产率和耗热量142.2.3 风量、风压及风机的选择152.3干燥机的总体设计162.3.1 干燥机的外壳的选择162.3.2 小时去水量计算162.3.3 小时干燥能力计算162.3.4 加热室容积的确定162.3.5 缓苏室容积的确定172.3.6 冷却室容积的确定172.3.7 加热室的设计182.3.8 进、出气口的布局192.4风机参数的计算202.4.1热风机流量Q计算202.4.2 风压计算202.4.3 选择热风机212.4.4 热风机供热计算212.4.5选择冷风机223.升运机构及排粮机构的计算233.1斗式提升机的选型与计算233.1.1输送量的计算233.1.2功率计算233.2螺旋输送机的选型与计算243.2.1螺旋输送机选型。243.2.2螺旋输送机输送量的计算244.换热器计算254.1 换热器的换热量254.2计算两种流体的“对数平均温度差”254.3计算换热器的总换热面积265.热风炉参数的计算275.1小时耗煤量的计算275.2干燥机要求炉灶的供热量275.3 炉栅面积的计算275.4炉膛容积285.5炉高的确定285.6热风炉的选择28结论29参考文献：30致谢32- 31 -1.绪论1.1干燥的现状及发展趋势1.1.1 干燥的意义和要求降低或除去物料中的水分称为干燥。在谷物收获中，干燥具有十分重要的意义。干燥能使农产品提前收获，减少作物在田间受风、雨、虫等造成的损失；能缩小农产品的体积，减轻重量，便于运输分配；能使农产品水分降低到不易引起霉变、酶化和虫化的状态，从而减少损失。目前我国的谷物干燥机主要以烟煤为热源，使用燃煤热风炉供热，以热风为介质进行干燥，对粮食无污染。少数谷物干燥机（主要在农场）采用柴油炉供热直接干燥，热效率较高，但对粮食有一定程度的污染。近年来我国谷物干燥技术发展较快，高等院校和研究部门所研究的新型干燥工艺逐步应用于生产，干燥机生产厂的新产品不断增多，产量在逐步扩大，电子计算机模拟分析也开始应用。干燥的要求如下：1.干燥后应具有良好的品质。如种子的发芽率要高；谷物的爆腰率要低；复水性好；保持良好的色泽2.干燥均匀，降水适当3.能耗低。一般干燥所需的热量较大，故要改进工艺和设备，减少热损失，提高热效率，力求降低热耗。4.减少和避免污染1.1.2 干燥的基本原理和方法谷物的水分是影响种子进一步加工处理和安全贮存的一个重要因素，为使谷物能长期的安全贮存，必须使种子的水分降低到安全水分范围内。水分在种子中的存在形式有：化学的、物理化学的和物理机械三种。化学结合水是化学反应的结果，与干物质结合最牢固，只能通过化学反应除去。物理化学结合水包括吸附水分和渗透水分。通常种子可视为由许多细小颗粒或纤维组成的复杂网状结构体。吸附水分存在于种子的细小颗粒（或纤维）的表面，渗透水是指种子细胞壁或纤维皮壁内的水分。这两种水分可用干燥的方法除去。物理机械结合水包括表面水和毛细管水。毛细管水是存在于种子毛细管内的水分，这种水分很容易被蒸发除去，其蒸发与自由表面水的蒸发一样，所需能量较少。因此，在干燥种子时，首先被蒸发除去的就是这部分水分，只有当种子被干燥至一定程度时，才开始排除较难除去的吸附水分。胶质毛细管多孔种子的水分以渗透和毛细管形式存在。种子的水分有两种表示方法：湿基水分和干基水分。所谓湿基水分，是以种子的质量为基准，用种子中的水分质量对种子质量之比的商分数来表示，即：x100% (1-1)式中，M为湿基水分，%：Mw为种子中水分的质量，g；Md为种子中干物质（水分被全部除去的物质）质量， 在干燥过程中，种子的总质量不断变化，用湿基水分难以确切表达干燥速率和所除去的水分，应当采用一个在干燥过程中始终不变的量（即种子的干物质质量）作为计算基准，便可得干基水分，即x100% (1-2) 式中，Md为干基水分，%。一般情况下，不加特别说明的是指湿基水分。种子水分的测定方法可以分为直接测定法和间接测定法两种。直接测定法师将种子置于烘箱中加热、除去水分，测出失去的水分值即可确定物料的水分含量。这种方法的优点是简单、准确，但测定时间较长。间接测量法是根据种子的某一特性与其所含水分的关系，利用相应的仪表进行测定。如根据种子的电阻与其水分含量的关系设计的水分测定仪，可快色测定种子水分，但其结果须经校正。1.1.3干燥机的技术要求1.在谷物干燥以前，应进行清洗，剔除对谷物流动有影响的夹杂物，以保证通风的均匀性和减少气流的阻力，使谷物干燥后的质量达到标准要求。2.谷物干燥一般不宜采用传导方式加热的干燥机进行直接接触加热烘干。因直接接触加热的温度不易控制，加热不均，容易使谷物丧失活力，甚至会把谷物烤焦。3.在谷物干燥过程中，对干燥温度的控制是非常重要的，一般来讲应严格控制种子出机温度不超过43.但谷物的出机温度不易测量和控制，故常用的方法是控制干燥气流的温度。因为当谷物干燥到安全水分时，其温度也就接近气流的温度，故控制气流温度比较安全可靠。4.谷物干燥时，不能一次降水太多，故采用多次间歇烘干，使谷物不致因受热时间过长、温度过高、失水过快而丧失活力。5.经过加热干燥的谷物必须经冷却后才能入仓，以防局部产生结露现象或长期受热而导致活力衰退、发芽率降低。6.在允许的条件下，所采用的干燥机应具有较高的干燥速度和生产率。1.1.4影响粮食干燥过程的因素粮食干燥是一个复杂的传热传质过程。影响这个过程的因素是很多的，如粮食的品种和特性、干燥介质的参数、环境条件和干燥工艺等，现分述如下：热风温度:热风温度提高时，它传给粮食的热量就增多，从而增强了粮食表面水分的汽化能力，使粮粒内部水分转移的速度加快。此外热风温度增高，则其饱和湿含量增加，带走水分的能力也加强。因此提高热风温度不仅可以提高干燥速率，缩短干燥时间，而且还会降低单位热耗。限制热风温度提高的因素是粮食品质，热风温度过高，则粮温升高，品质下降。所以，在不影响粮食品质的前提下应尽量采用高的热风温度。热风风量:适当增加干燥介质穿过粮层的速度，也能加速粮食的干燥过程。当热风湿度和粮食含水量相同时，热风流速在0.5米/秒以下范围内的干燥作用最为明显。试验结果证明，热风流速从0.3米/秒增加到0.5米/秒时，干燥速度大大加快，但是，当流速增加到0.7米/秒以上时，反而不能使干燥速率加快。粮食的初始水分较高时，热风流速对干燥过程的影响较显著。干燥前粮食的含水率:粮食水分含量的大小，影响着干燥过程的快慢。当粮食含水率较低时，干燥过程所蒸发的主要是微毛细管水和吸附水，而这些水分的蒸发是比较困难，当粮食含水率较高时，其水分主要是自由水，自由水容易蒸发，所以，干燥过程就快。热风相对湿度:热风湿度影响它的吸湿能力，当热风达到饱和时，则不再吸收水分，失去干燥作用。因此，热风湿度也会影响干燥速率。五、粮层厚度干燥室中粮层的厚薄对干燥过程有很大影响。风流速一定时，适当的粮层厚度，就可以保证粮层中水分蒸发有足够的热量，加速粮食的干燥过程。但是，粮层过薄，则单位热耗增加，而且还可能使粮食过早出现表皮硬化，影响粮食品质，延缓干燥过程1.2 谷物干燥机简介谷物干燥机的种类很多，按换热方式和作业方式的不同分为以下几类：1.2.1常温及低温慢速干燥贮存设备这种类型是用外界空气或稍加温的空气进行干燥，所需要的时间较长，一般多在仓内进行或完成干燥作业后兼作贮存。有地板通风仓和径向通风仓两种。地板通风仓：仓底用平坦或接近平坦的透风地板（用木、砖、水泥等制成），地板下为空气室，用风机将外界空气或稍加温的空气吹入室内造成一定压力，使其均匀地由地板空隙透过谷层进行干燥，然后由上部排气孔排出。径向通风仓：是在具有通风仓壁的圆筒仓中心竖立透气的通风管道，使风机送来的气流通过中心管道向四周径向吹出，穿过四周谷层有透气仓壁排出。中心管道内上部装有活塞式阀门，可依仓内谷物堆积高度进行上、下位置的调节，以保证气流不空漏。这种仓的谷层较薄，干燥较快，仓底可制成漏斗型，依谷物自重卸粮，但造价高。以上两种方法都可用自然空气或加低温的空气。因为谷粒是干燥贮存性质，时间长，通风的气体长时间接触谷粒，故加温时不宜使用炉气直接加热，以免将谷粒污染变色。1.2.2 高温快速间歇式干燥设备1.种子烘干室 烘干室堆放谷物的种床有一定斜度，一般为22-23，基本上能使谷物自动下滑经出料门排出。种子烘干室是属于静止分批式烘干机类型，这种烘干设备对粒状或穗状种子都能烘干。是玉米穗烘干的一种常用设备。种床上筛孔很大，以便热空气自筛孔顺利通过，但应保证不漏谷粒，筛孔面积不小于种床面积的1/4。在烘干过程中，种子处于静止状态，而热空气的流向则是循环进行的。热空气在烘干室里重复利用成为双循环，只利用一次成为单循环。在烘干含水率高于25%的玉米穗之后的热空气，由于温度比较低，湿度比较大，不适于二次利用。二次利用只适用于第一次低于25%以下的谷物。例如：二次利用时，第一次烘干中谷物含水率为15%，排出的热空气温度为35-42，湿度为65-70%。利用此热空气再来烘含水率为25%以上的谷物是完全可以的，最后排到大气中的热空气的温度为20-25，温度为80%以上。在二次利用烘干时，若发现第一次排出的热空气的温度比较低时，也可通过烘干室空气补偿门送来的热风提高温度，已达到二次利用的目的。立筒式气流烘干机 这类烘干机型式较多，有固定式也有移动式，但其共同特点是用高温气流分批进行干燥。此种类型的干燥剂是使谷物处于喷动状态，以加强混合气和谷物接触面积，使被干燥的物质受热后升温快，达到高温快速干燥的目的。1.2.3辐射式干燥机利用可见光和不可见光的光波传递能量使谷物升温干燥的设备称为辐射式谷物干燥机。这种干燥机目前有：太阳能干燥机、远红外干燥机、微波干燥机及高频干燥机。.太阳能干燥机该机利用太阳能集热器（平板式及弧面集交式）将太阳辐射的热量转换给空气、并将空气引入低温干燥机进行通风干燥，其工作过程为：太阳能干燥机为了白天蓄热以备晚上之用，一般其基础都采用蓄热量大的石块建筑成，基础内部设备风道。有的太阳能干燥机还设有辅助供热炉，已被阴天时或特殊情况下使用。太阳能干燥机具有节能、成本低和干燥质量好的优点，但其设备投资较大，占地面积也较大，因此目前虽然在美国已开始应用但数量不多。扩展的速度不快。.远红外干燥机远红外干燥机是由发射器发出的波长为5.61000微米的远红外不可见光波对谷物进行照射，使谷物的水分产生剧烈的振动而升温，从而达到干燥目的的设备。干燥中谷粒的内部和表面同时升温，鼓励水分散发时其背部水分与温度均高于谷粒表面，因而星辰这两种梯度具有同向性，促使谷粒水分迅速蒸发，有利于谷物速度干燥。这是远红外干燥的突出特点。我国生产的点习惯远红外干燥机，由多条输送带和多个设置在输送带上方的远红外发射器、排湿风机、机壳、喂料斗及出料口等组成。工作时，物料经喂入斗落入上层的输送带并逐次传递给以下各层的输送带，最后送出机外。谷物在输送过程中受到其上方的远红外发射器的照射而升温，谷物中的水逐步发散在空气中，并由排湿风机提供的气流带走。该机具有干燥速度快、干燥质量好的优点，但由于以电能供热其干燥成本较高，目前只应用于经济价值高的果干制品及山产品、水产品的干燥中。.高频与微波干燥机高频干燥机及微波干燥机工作原理基本相同，都是利用频率为几兆赫兹高频电场或几亿赫兹的微波电场所产生的电磁波对谷物进行照射，高频电磁波或微波电磁波使谷粒中的水分子产生快速极性变换从而产生热效应，使谷粒水分发散以达到干燥的目的。这类干燥机都有干燥速度快和干燥质量好的优点，但由于以电能为热源其干燥的目的。这类干燥机的干燥成本较高，目前在农业物料的干燥中尚应用甚少，主要用于工业生产及食品干燥中。1.2.4批量作业式干燥机现以低温干燥仓为例来说明它的不同作业方式。因为谷物干燥是从最低的谷层开始逐步向上发展的。干燥中形成了三种层次，即：已达到平衡水分的干燥层，其上方是正在干燥中但还未达到平衡水分的谷层，最上层的是保持原水分的谷层。随着干燥时间的延续，这三个层次的位置逐步向上推移。对于使用者来说可根据自己条件采用不同的方式进行作业。整仓干燥当谷物水分不太大时，可装满整仓进行干燥。这时由于谷物阻力较大，通过谷层断面的风速较小，则干燥速度较慢，可利用自然空气或稍高一点的热风进行作业，工作比较方便。但要选择好热风温度，如风温过高，其平衡水分将很低，如长时间干燥会使全仓的谷物达到过干程度。浅层干燥为了加速干燥，可将谷物按一定的厚度进行干燥，这时刻采用较高的热风温度（45以下），使改谷物的平均水分能较迅速地达到安全水分（14%左右）。由于谷层较浅，上下层的水分极差较小，经充分混合后贮存，谷物水分会自然达到一致，这种方法，目前在我国采用较多。分层干燥在国外有的小型农场采用这种干燥方法，即每天将收获的湿粮装入低温仓进行干燥，虽然谷层较薄但也要在当天使它干燥到安全水分。第二天再将收获的湿粮装入已干燥粮之上进行干燥，也在当天干燥到要求的水分。第三、第四天如此同样进行，直到全仓装满谷物并干燥后一起卸出。这种方法对使用管理方便，但由于气流阻力较大，电耗较多。1.3 谷物干燥用的燃料在对流式谷物干燥系统（设备）中，有两大主要设备：即干燥机主机及供热设备，供热设备又有供热空气和供热烟道气（简称炉气）两种，前者用于间接干燥，后者用于直接干燥。供热空气和供热设备是利用换热器把烟气的热量转换到空气中使之成为热空气，其热效率较低，一般为60%70%；供热烟道气的供热设备，由于把烟气的热量直接用于干燥中，其热效率较高。为80%90%。但如燃烧不完全则将对谷物有一定程度的污染。为了深入的研究供热设备的合理结构、参数及合理利用热源，有必要对谷物干燥所用的燃料性能、炉型结构及平衡计算等做一了解。1.3.1燃料的种类和成分 我国用于谷物干燥的燃料按形式分有：固体、液体和气体三种；按来源分又有天然燃料和人工燃料之分。固体天然燃料包括：木材 、褐煤、烟煤、无烟煤、谷壳、茎秆及玉米芯等；其人工燃料包括：木炭、焦炭、煤粉和煤球等。液体天然燃料为石油，其人工燃料为汽油、煤油、柴油和重油等。气体天然燃料为天然气，人工燃料油高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气及裂化煤气等。上述各种燃料主要由碳C、氢H、硫S、氧O、氮N、灰分A、水分W七种成分做组成。其中，碳、氢、硫三种元素燃烧放热，其燃料中有可燃成分，特别是碳含量占固体燃料可燃基德72%96%，是基本可燃成分。氢燃烧时发热量较大，但在固体中含量很少；硫虽然能燃烧放热，但其燃烧产物二氧化硫(SO2)有臭味，损害谷物品质。此外与水结合会变成亚硫酸（H2SO2）对金属有强烈的腐蚀作用，因此硫对谷物干燥是不利的因素。燃料中氧、氮、灰分及水分的存在，相对地减少了燃料中的可燃成分含量，而降低了燃料的发热值。水分和灰分多的燃料不易燃烧，故把含水分。灰分多的燃料称为劣质燃料。固体和液体燃料成分按质量百分数表示，而气体的成分则用容积百分数表示。根据对燃料进行分析方法的不同，固体燃料的成分有四种表示方法。应用基应用基是表示实际应用的成分，在各成分的代号上标有角号“y”，各代号表示各成分的百分数。其表示公式为： (1-3)进行燃烧计算时，要采用应用基成分。分析基为了消除因雨水或其他不稳定水混入燃料中而影响其成分的分析，特规定出分析基，即在分析燃料之前，先用风干法（热风温度为4550）去除燃料的外部水分，这种除水后的成分质量百分数为分析基。在各成分代号右上角有角码“f”。即： (1-4)干燥基为了消除燃料外部及内部水分对燃料的影响，先将燃料加热到102105，然后进行分析。在成分代号的右上角标注角号“g”。即： (1-5)可燃基出去全部水分和灰分以后惊醒成分分析，在成分代号上标有角号“r”，即： (1-6)在上述四种“基”中，由于各种“基”所含的内容不同，其个成分的所占百分数也不同。1.3.1谷物干燥用供热设备的种类在对流式谷物干燥中所用的供热设备，是向干燥机输送炉气或热气的炉灶，其种类很多，按燃料不同分为固体燃料炉灶、液体燃料炉灶和气体燃料炉灶；按供热方式分为直接供给炉气的炉灶和间接供给热风的炉灶（设有换热器）；按燃烧原理不同又可分为层燃式炉灶和悬燃式炉灶等。现对我国在谷物干燥中常用的集中炉灶的结构及其供热过程介绍如下。固体燃料水平炉排式手烧炉这种炉灶目前在谷物干燥中尚有应用，是以无烟煤为燃料直接向干燥机供给炉气的。该炉灶由炉膛、沉降室、混合室、冷风调节门、烟囱、烟混合气（炉气）出口及炉门、清灰门等所组成。在炉膛的下部设有水平炉排，炉排平面少许向后下方倾斜，炉排（或称炉栅）的种类有杆条式和孔板式两种。杆条式炉排，炉条间的缝隙较大（为315mm），活截面（通风面积）较大，其活截面系数为0.20.4，适于木材或煤炭等大粒状的燃料燃烧。孔板式炉排为铸铁或钢板制成带有长形的整体式炉栅，其活截面系数较小，为0.080.15，适于颗粒较小的燃料燃烧。杆条式炉排的通过活截面（通风面积）风速为0.31.3m/s；孔板式炉排通过活截面的风俗为5m/s左右。该炉作业炉膛燃煤层厚度为20cm左右。在炉膛的上方设有二次进风口，使炉膛内燃烧着燃料除得到下部供风外，还得到上方的补充风，使烟气中未燃尽的碳粒子得到充分燃烧。在炉膛的后面设有沉降室和混合室。利用气流转向时的惯性冲力和重力，使较大颗粒的灰尘沉降下来，为使其有较好的沉降作用，沉降室的风速应在0.5m/s以下。沉降室后面连通着混合室，室内有冷风调节门，以便按干燥介质温度要求适当调配冷风量。在混合式下部还设有火花扑灭器，利用斜倾带孔的反射板使大颗粒的碳粒和火花经碰击后存留在混合室内。调节好的热烟混合气从混合室侧口进入干燥机。为使炉灶生火时，炉内没有充分燃烧的烟气（“生烟”）不进入干燥室，特在混合室上方设有烟囱，正常工作时将烟囱里的闸阀关闭。固体燃料倾斜炉排式手烧炉该炉为倾斜炉排，炉排的倾斜角略大于燃料自然堆角，为一般为45左右。该炉排由若干个水平直炉所组成，各炉条的宽度有一定重叠，以防燃料从缝隙流出，该炉在作业时，燃料在燃烧中自动落下，连续地完成预热、燃烧和燃尽三个阶段。燃料层厚度为1015cm，由于该炉连续地自动补充燃料（而不是间断性的加料），其燃烧和供热的稳定性均比较好。该炉适于松散性较好的燃料燃烧，如谷壳、玉米芯和其他松散性农产品肥料等。列管换热式热风炉列管式热风炉是利用热烟气横多层配置的冷风管，对管内流动的冷风进行加热。为了充分利用炉体的散热作用，一般将列管式换热器直接与炉体连在一起，或制成整体式。但也有人从检修方便出发，将换热器制成独立式。列管式热风炉大都是错流换热，目前虽有多种机型但都存在着使用上的问题，主要是风管的外壁经过长期使用后积存有烟垢，而清理烟垢又比较困难。该炉的换热效率约为60%70，随使用时间的延续、风关壁烟垢的增加则热效率逐渐下降，一般达到50%左右。该炉可提供的热风温度为200以内，如温度过高则热风管有烧毁或变形的危险。无管式热风炉无管式热风炉是全金属炉型，是利用几层环形风道与烟道之间的间壁进行换热的。该炉为圆柱形，由内部的炉膛及其外围三层环形通道（两层冷风道，一层烟气道）、炉栅、炉门、热风出口及烟气引风机等组成。其换热器过程是这样的，炉膛内的烟气由炉膛上的引烟管（多个弯形管）引入环形烟道（即从里层算，第二层环形通道）。由该烟道向下运动经其下部的引烟机引出机外；冷空气由第三层环形通道（最外层）的上面入口处被吸入，然后由该风道向下方流动，留至下方后经冷风弯管（多个）引入到第一层（最里层）风道，此后沿该层风道向上流动，并由上方热风出口被引出。该炉利用炉膛与三个环形通气道的烟和冷风间壁进行换热，一般可使热风温度达200左右，而烟气与空气换热后达150200左右由烟气引风机引出。该机为逆顺换热，热风温度较高，散热损失较小，热效率60%70%无管式热风炉现在已发展到管、板相结合的换热器结构，生产的机器型号较多，由小型10xkcal/h(420MJ/h)到大型120xkcal/h(5040MJ/h)的系列产品，由于考虑成本低、结构简单大都采用手烧式。机烧式及热管式热风炉机烧式热风炉，其供热量较大为60xkcal/h(2520MJ/h)以上，采用机械上煤（链板或链斗式）、机械填煤（链条炉排或往复炉排）和机械除渣（搅龙式或链板式）。大大改善了司炉工的操作条件和环卫环境，并能提高其供热的稳定性。其热效率一般为60%70%。该炉的典型结构为卧式，主要由炉膛、沉降室、换热器（多为列管式）、链条炉排及除渣机组成。一般是将炉体与换热器分开，便于维修和管理；但也有的热风炉为提高炉膛内部热辐射的热利用率，将换热器直接装载炉床之上，成为一个整体，但维修比较困难。2.谷物干燥机主体设计2.1谷物干燥系统的工艺流程设计顺流干燥是热介质流动方向与谷物运动方向相同的一种干燥工艺。相对湿度低的高温热介质首先与高水分低温的谷物接触,可迅速汽化谷物表面水分,达到干燥谷物的作用,而又不至于会使谷物本身受热温度过高;热介质在穿越物料过程其湿度不断增大、温度不断降低,从而可避免谷物干燥过程的大幅度升温,保证了谷物的干燥品质。在实验的基础上,采用顺流加缓苏干燥工艺,进行一级逆流冷却后排粮,并在一塔内完成;以燃煤间接加热空气为干燥介质。图2-1 工艺流程图另外,根据谷物干燥品质、降水幅度和生产能力的要求,亦可采用多级加热和缓苏,工艺流程为2-1所示：初步清选后的湿粮由皮带输送机送入主提升机,将其提升到塔体上部,由卸料口进入塔体内。湿粮由塔体上部缓慢向下移动,热风受角状管的作用自上向下运动。工艺流程图为在流动中经过一级加热室加热，经过一级缓苏室后，流经第二加热室，流经第二缓苏室，此后在干燥机内纵向设置了中间隔板将下部空间分成两半，其一是第三级加热室和三级缓苏室，此路粮食为热循环粮(粮温约为35)，出机后流入提升机接受斗参与循环干燥；其二是逆流冷却粮通道，经过此通道冷却的粮食由机下排出，冷却时间较长，达到出粮温度不高于环境温度5之差。该机是用两台热风机供热，一台热风机向第一加热室供热风；另一台热风机向第二、第三加热室供给热风，两台风机分别控制热风温度。在热风管道处配有温度传感器,通过电控装置可控制助燃风机的开停,以便达到作业温度要求。 2.2谷物干燥机基本参数的选择选择干燥机，必须考虑经济和安全的因素。经济效果的好坏取决于燃料的价格、干燥机热利用率的高低和干燥机本身的造价。干燥机的安全程度突出的表现在机械性安全程度和工艺性安全程度两个方面。前者是指干燥机在运转过程中的稳定性以及对谷物种子的损伤率：而工艺性安全程度是指干燥时采用的热空气温度、种子和热空气接触的时间、谷物的含水率、干燥的速度、一次干燥的降水幅度、气流的流量以及分配的均匀性等因素，尤其对稻谷种子烘干时，要特别注意工艺性安全程度。2.2.1 干燥机总体结构分析干燥机的外壳采用优质冷轧钢板，工作室为冷轧加强板喷涂耐高温漆造形，工作室与外壳之间有玻璃纤维做保温材料，能满足东北冬季干燥的需要，框架采用热轧槽钢及热轧等边角钢焊接制成，外壳与槽钢及角钢之间连接为焊接，工作室内壁与槽钢之间连接为焊接。干燥机分3级干燥，每个干燥室进风角状管数量为18个，出气角状管与进气角状管交错布置，出气角状管数量为16个，其中冷却室进气角状管数量为18个，采用逆流冷却的形式，与第三干燥室共用出气角状管。湿粮由提升机运送到干燥机的顶部，由卸粮口进去到干燥机内部，经过一级加热、一级缓苏、二级加热、二级缓苏、三级加热、三级缓苏，再进行逆流冷却，冷风由三级缓苏段的出风口排出，经螺旋输送器运出。1提升机2螺旋输送机8热风炉 9换热器 11热风机 12冷风机 13送气管道 14冷却段 15干燥段16缓苏段 17贮粮段22角状管图2-2 干燥机总体结构2.2.2 干燥机的生产率和耗热量干燥机在干燥过程中收到温度、湿度、谷物含水率等变化的影响，所以在确定烘干机的产量时，通常都是按照干燥全过程以平均每小时的降水率来确定的。采用干燥机对粒状谷物种子烘干，一般平均每小时降1-2%的水分，而玉米穗种子，一般平均每小时只能降0.2-0.3%水分。如有100吨玉米种子（粒）需要烘干到15%水分，玉米种子的初始水分为25%。烘干的期限为20天，平均每小时的降水率为1%。已知烘干机的烘干段容积，并设每立方米玉米按0.7t计，即可求出平均每小时的烘干产量。一般情况下，利用干燥机直接加热烘干谷物时，每蒸发1Kg水的平均耗热量约为1000-1100大卡，而干燥玉米穗时，由于在干燥玉米时，玉米芯的水分也同时在蒸发，故耗热量一般为2100-2500大卡。在具体确定烘干机的耗热量时，要稍大于以上数值：当采用间接加热烘干时，应在以上所计算出的耗热量基础上约在增加30%的热量，才能满足干燥的要求。2.2.3 风量、风压及风机的选择风量的确定：玉米穗干燥时的单位通风量约为每分钟8-12m3空气，而粒状谷物烘干时的单位通风量比玉米穗大，约为18-25m3.如已知干燥机内谷物种类和容积，就可根据单位通风量估计出单位时间干燥机、室、仓所需要的通风量。在实际应用中热空气的温度和气流量应很好的调整。若温度高而空气量不能满足要求时，难于将介质容纳的大量水气带到空气中去。因此选用时也应稍留有余地。风压的估计：风压是指在烘干过程中，气流通过种子时所受到的阻力，气流通过堆积的种子时速度很慢，呈现的阻力主要是静压。因此主要以静压为基准来选择风机。根据一般经验，玉米穗堆积高度为3m左右时，其静压值为水柱高70mm左右：粒状种堆高位0.5m左右时，其静压为45mm左右水柱高。在实际应用时还应加上通风、风道和加热器等对气流的阻力。2.3干燥机的总体设计2.3.1 干燥机的外壳的选择干燥机的外壳采用优质冷轧钢板，表面采用静电喷塑工艺、外观新颖、坚固耐用，其标准尺寸为公称厚度为3.5mm 、宽度为1.70m 、长度为6m 工作室为冷轧加强板喷涂耐高温漆造形，工作室与外壳之间有玻璃纤维做保温材料，能满足东北冬季干燥的需要，其尺寸为公称厚度3mm、宽度为1.70m、长度为6m（GB/T 708-7988），框架采用热轧槽钢及热轧等边角钢焊接制成，外壳与槽钢及角钢之间连接为焊接，工作室内壁与槽钢之间连接为焊接。2.3.2 小时去水量计算干燥机小时去水量见公式 2-1 (2-1)代入湿粮生产率=15000kg/h、原始水分=19%、烘干后水分14%，则得 (2-2)2.3.3 小时干燥能力计算已知降水幅度为=5%，湿粮生产率=15000kg/h，则其小时干燥能力为： （） =150005 =75（） (2-3)2.3.4 加热室容积的确定 加热室容积是根据干燥机干燥强度（每m容积每小时的去水量）而确定，本机为顺流式干燥机，故干燥强度较大取为50kg/h*. (2-4) 式中： ：该干燥机的小时去水量（kg/h） A:该干燥机的干燥强度50kg/h*. ：加热室的有效容积系数取0.6（一般为0.60.8）其中第一加热段与第二加热段容积相等，但是由于谷物干燥机在内部设置了纵向的中间隔板。将下部空间分成两半，其一是第三加热室与第三缓苏室，另一部分为逆流冷却粮食通道。所以第三加热段容积为第一及第二加热段容积的一半，经济算得： 第一加热段容积=第二加热段容积=2倍的第三加热段容积=11.6干燥仓为方仓，设计时要注意干燥仓的跨度不要过大，以防过大的增加谷床下面支撑板的负荷，取断面为2x4。同时考虑到加热室内部的进气与排气管路的结构尺寸与谷层厚度则加热室高度为： (2-5)式中：:加热室容积B：加热室宽度2mL：加热室长度4m计算的加热室高度为1.45m（取为1.5m）。2.3.5 缓苏室容积的确定设计时由于通过加热室与缓苏室的时间是相同的，所以缓苏室与加热室的尺寸是相同的。2.3.6 冷却室容积的确定由于该干燥机的冷却室与第三加热室及第三缓苏室分别一半，所以冷却室的容积与加热室容积的相同，冷却室的断面为2x2，高度为1.5 m2.3.7 加热室的设计湿粮在加热室内部进行干燥，热风经由加热室内部分布的角状管，均匀地排进热风，是粮食干燥均匀，粮食能够最大程度的进行干燥，提高粮食干燥效率和质量。干燥室设计为1700x2000。粮层厚度为300.图2-3 干燥机加热段示意图干燥机干燥室内部设计18个角状管，交错排列。角状管的可以使加热室获得均匀的气流，对粮食干燥时干燥均匀，受热面积增大。 设计如下：图2-4角状管排列尺寸角状管的材料通常为0.81.5mm的钢板制成，设计时选用1mm的钢板。已经风机流量为，角状管端面面积为，且还要根据进风与出风时在通气角状管的断面风速应小于56m/s，取计算。 (2-8) 式中：全风量 角状管端面面积 因为分3级干燥，则每个干燥室进风角状管数量为18个，出气角状管与进气角状管交错布置，所以出气角状管数量为16个，其中冷却室进气角状管数量也为18个，采用逆流冷却的形式，与第三干燥室共用出气角状管。2.3.8 进、出气口的布局湿粮经过热风的作用下进行干燥，加热段设计了2个进风口与1个出风口，以达到空气的流通。热风机的通风管道外部接到加热段的进风口，从进风口向干燥室内部吹进热风，对粮食进行干燥，同时热风从出风口排出。1进气口 2出气口图2-5 干燥段进、出气口示意图2.4风机参数的计算2.4.1热风机流量Q计算干燥机热风机流量见公式2-9 (2-9) 式中：介质干前与干后的比容（认为干前、干后不变）； d热介质干前的湿含量，（kg HO/kg 干空气）； d废气的湿含量， kg HO/kg 干空气）；经计算得：2.4.2 风压计算 热风机的压头应包括：风机的动压力h及静压力（h为谷层阻力，h为沿程压力阻力，为管道各项压力损失）h两部分，而, h= h+ h+分别计算。 (2-10) 式中： r热介质容重，根据20C的r进行计算，, t介质温度，C。=0.996kg/ m=风机出口速度，初选=10m/s;则h=10(alu+blu)式中： l谷层厚度， l=0.5m; U=谷层断面的气流平均速度，取u=0.3m/sb为系数，玉米的a=50,b=859。则 (2-11) 式中：管道摩擦系数，取=0.02； D管道直径， 取D=256mm. 则 取其为30（pa） 则 风机的压力h=70+462+55+30=617（Pa）2.4.3 选择热风机据所需的风压和风量来确定风机的大小，即机号。从理论上讲，只要有一台风机，把转速提高到一定程度，都可达到某一风压和风量，但实际上由于结构强度的限制，效率低和不经济等原因，实际中难于实现。因此本设计根据该干燥机所需热风量选择两台风机并联作业，则每台的风量为25000 m/h及要求压力为617（Pa），选用两台NO.10C型风机，其转速n=710r/min,流量为2000028000 m/h压力600700（Pa）。 离心式通风机由叶轮、机壳和机座三个基本部分组成。叶轮是通风机的最主要部件，它由轮毂后盘、叶片和前盘组成。轮毂书后盘和主轴的连接件，后盘用 螺钉固定在轮毂上，前盘是通风机吸气侧的圆盘，叶片的两端分别与后盘和前盘衔接。离心式通风机的机壳呈蜗壳形，由钢板焊接而成。在机壳的侧面设有圆形进口，在蜗壳方向设有出风口。离心式通风机叶轮的旋转方向必须与机壳的蜗卷方向一致。2.4.4 热风机供热计算热风机供热量见公式2-12 (2-12)式中：热风温度，第一热风机热风温度为120、第二热风机热风温度为80：环境温度，28：比热：容重2.4.5选择冷风机冷风量为热风量的0.30.5倍，取20000m/h，（15000 m/h25000 m/h）风压约为谷层阻力的1.21.5倍，取600Pa(600693Pa),则选冷风机的型号选为NO.82，其转速n=710r/min,流量为21200 m/h压力600700（Pa）3.升运机构及排粮机构的计算3.1斗式提升机的选型与计算选用斗式提升机，其优点是：结构简单；提升高度和输送能力大；有良好的密封性；横截面积尺寸小；占用生产面积小。选逆向进料，斗速度1.5m/s,斗装备系数值0.85。3.1.1输送量的计算提升机的输送量，见公式3-1Q=3.6 (3-1)式中：Q斗式提升机的输送量； I斗容积；L； A二相邻斗之间的距离 ； 被输送物料的容重，一般为0.560.58，取0.57。 则3.1.2功率计算斗式提升机驱动的轴功率； (3-2式中：H提升高度，为17m; 斗式提升机的效率，为0.7。 则 斗式提升机需要电动机的功率；式中：传动效率，取平皮带传动0.85； K电动机的功率储备系数，H20时为2.90。 则3.2螺旋输送机的选型与计算3.2.1螺旋输送机选型。螺旋输送机是一种无扰性牵引构件的连续输送设备，是利用螺旋叶片的旋转推动散粒物料沿机槽运动的设备。在螺旋输送机机槽内装有轴，轴上固定有螺旋叶片，轴由两端的合轴承支承，由电动机通过传动装置带动螺旋轴旋转而工作。 螺旋输送机工作时，粮食由进料口进入机槽后，在螺旋的螺旋叶片的推动下，粮食沿机槽以滑动方式做轴向运动，直至卸料口卸出。物料在机槽内的轴向运动就像螺母在旋转的螺杆上做平移运动一样，但物料不能随螺杆旋转，是由于物料的重力和物料对槽壁的摩擦力的作用，使物料发生翻滚运动。螺旋输送机由螺旋体、机槽、轴承和驱动装置等主要部件组成。3.2.2螺旋输送机输送量的计算螺旋输送机的输送量，见公式3-3Q=47D (3-3)式中： D螺旋叶片的外径； 机槽内物料的装载系数，取0.3； n螺旋输送机的转速； 物聊单位容积的质量，取0.57； S螺距； C倾斜输送时机槽内物料横截面积的修正系数，为1。 则 Q=4745(t/h)4.换热器计算4.1 换热器的换热量根据低温流体在换热进、出口的温度要求和流量来计算。H=C(t-t) (4-1)式中：低温流体比容，为1.293 m/kg; Q低温流体的流量，50000m/h; C干空气的比热，C=0.91 kJ/（kg.C）; t冷空气经换热后的温度，为120C； t冷空气进入换热后的温度，为0C；计算得 H=4222737 kJ/h4.2计算两种流体的“对数平均温度差”两种流体的对数平均温度差由式4-2计算t= (4-2) 式中： 热冷流体进口处的温度差， =t-t=800-200=600C 热冷流体出口出的温度差， =t-t=100C计算得 t=279C4.3计算换热器的总换热面积换热器的总换热面积见公式4-3F= (4-3) K:换热系数取500500W/ mC 计算得 5.热风炉参数的计算5.1小时耗煤量的计算热风炉小
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