三级顺流式谷物干燥机设计
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CAXA图纸
三级顺流式谷物干燥机设计论文.doc
干燥机总体图.dwg
干燥段零件图.dwg
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 Abstract
Food 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I
1.绪论1
1.1干燥的现状及发展趋势1
1.1.1 干燥的意义和要求1
1.1.2 干燥的基本原理和方法1
1.1.3干燥机的技术要求3
1.1.4影响粮食干燥过程的因素3
1.2 谷物干燥机简介4
1.2.1常温及低温慢速干燥贮存设备4
1.2.2 高温快速间歇式干燥设备5
1.2.3辐射式干燥机5
1.2.4批量作业式干燥机6
1.3 谷物干燥用的燃料7
1.3.1燃料的种类和成分7
1.3.1谷物干燥用供热设备的种类9
2.谷物干燥机主体设计12
2.1谷物干燥系统的工艺流程设计12
2.2谷物干燥机基本参数的选择13
2.2.1 干燥机总体结构分析13
2.2.2 干燥机的生产率和耗热量14
2.2.3 风量、风压及风机的选择15
2.3干燥机的总体设计16
2.3.1 干燥机的外壳的选择16
2.3.2 小时去水量计算16
2.3.3 小时干燥能力计算16
2.3.4 加热室容积的确定16
2.3.5 缓苏室容积的确定17
2.3.6 冷却室容积的确定17
2.3.7 加热室的设计18
2.3.8 进、出气口的布局19
2.4风机参数的计算20
2.4.1热风机流量Q计算20
2.4.2 风压计算20
2.4.3 选择热风机21
2.4.4 热风机供热计算21
2.4.5选择冷风机22
3.升运机构及排粮机构的计算23
3.1斗式提升机的选型与计算23
3.1.1输送量的计算23
3.1.2功率计算23
3.2螺旋输送机的选型与计算24
3.2.1螺旋输送机选型。24
3.2.2螺旋输送机输送量的计算24
4.换热器计算25
4.1 换热器的换热量25
4.2计算两种流体的“对数平均温度差”25
4.3计算换热器的总换热面积26
5.热风炉参数的计算27
5.1小时耗煤量的计算27
5.2干燥机要求炉灶的供热量27
5.3 炉栅面积的计算27
5.4炉膛容积28
5.5炉高的确定28
5.6热风炉的选择28
结论29
参考文献：30
致谢32
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。
⑴.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。
⑵.远红外干燥机
远红外干燥机是由发射器发出的波长为5.6～1000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。
⑶.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。
⑴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。
⑵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。
⑶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。
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