顺流式谷物干燥机设计【2张CAD图纸】【优秀】

顺流式谷物干燥机设计

32页 18000字数+说明书+任务书+开题报告+2张CAD图纸【详情如下】

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顺流式谷物烘干机设计

摘要：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，本设计针对这一问题设计一台谷物烘干机，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CAD软件制图，使之能明确的表达干燥机的整体结构。

关键词：粮食储藏；谷物干燥机；CAD

The design of Afloat -like grain dryer

Abstract：Our country northeast grain yield is big，The grain just harvested needed the precipitation to process only then may preserve，Because of prompt dry loses every year the grain is big several hundred thousand tons，This design designs a grain dryer in view of this question，When design considers the northeast winter temperature, the dry cost, the dry craft, questions and so on fuel，And uses the CAD software charting, enables it to be clear about expresses the dryer the overall construction.

Keywords: grain storage, grain dryer ,CAD

目录

摘要I

AbstractII

1绪论- 1 -

1.1谷物干燥的现状及发展趋势- 1 -

1.1.1谷物干燥的意义- 1 -

1.1.2谷物的特性及谷物干燥的机理- 2 -

1.2.3影响粮食干燥过程的因素- 3 -

1.2 谷物干燥机简介- 3 -

1.2.1对流换热式谷物干燥机- 3 -

1.2.2辐射式干燥机- 7 -

1.2.3导热式干燥机- 8 -

1.2.4批量作业式干燥机- 8 -

1.2.5连续作业方式干燥机- 8 -

1.2.6 循环作业式干燥机- 9 -

1.3 谷物干燥用的燃料- 10 -

1.3.1燃料的种类和成分- 10 -

1.4 谷物干燥用供热设备的种类- 11 -

2.谷物干燥机设计- 13 -

2.1谷物干燥系统的工艺流程设计- 13 -

2.2干燥机的设计- 15 -

2.2.1 干燥机的外壳及工作室材料选择- 15 -

2.2.2 小时去水量计- 15 -

2.2.3 小时干燥能力计算- 15 -

2.2.4 加热室容积的确定- 15 -

2.2.5 缓苏室容积的确定- 16 -

2.2.6 冷却室容积的确定- 16 -

2.2.7估计干燥机的总高度H- 17 -

2.3风机参数的计算- 17 -

2.3.1热风机流量Q计算- 17 -

2.3.2 风压计算- 18 -

2.3.3  选择热风机- 19 -

2.3.4 热风机供热计算- 19 -

2.3.5 选择冷风机- 19 -

2.3.6 角状管设计计算- 20 -

2.3.7角状管样式及链接方式- 20 -

3.升运机构及排粮机构的计算- 21 -

3.1斗式提升机的选型与计算- 21 -

3.1.1输送量的计算- 21 -

3.1.2功率计算- 22 -

3.2螺旋输送机的选型与计算- 22 -

3.2.1螺旋输送机选型。- 22 -

3.2.2螺旋输送机输送量的计算- 23 -

3.3换热器计算- 23 -

3.3.1 换热器的换热量- 23 -

3.3.2计算两种流体的“对数平均温度差”- 24 -

3.3.3计算换热器的总换热面积- 24 -

3.4热风炉参数的计算- 24 -

3.4.1小时耗煤量的计算- 24 -

3.4.2干燥机要求炉灶的供热量- 25 -

3.4.3 炉栅面积的计算- 25 -

3.4.4炉膛容积- 25 -

3.4.5炉高的确定- 26 -

3.4.6热风炉的选择- 26 -

结论- 26 -

参考文献：- 27 -

致谢- 28 -

1.1谷物干燥的现状及发展趋势

1.1.1谷物干燥的意义

  谷物干燥是谷物收获后的一个重要环节，因为收获时为了减少田间落粒损失都注意适时收获，而适时收获的谷物其水分较大，如不及时干燥则必造成谷物霉烂变质。据统计，我国每年收获的粮食中由于干燥不及时而造成的霉烂损失达500～1000万屯，估计占全年谷物总产量的1.5%～3%;在南方梅雨季节较长的省份（江苏、浙江、安徽、湖北以及上海等），每年粮食霉烂损失高达10%左右，可见谷物干燥是一个不容忽视的问题。

　　国内情况:我国的谷物干燥（主要指机械干燥）始于50年代，50年代初引进了苏联的高温干燥机应用于生产，后参照该机型结构和原理自行设计了大型高温干燥塔，逐步应用在北方的粮食系统中。60～70年代各地自行设计了多种中、小型谷物干燥机，有定点干燥机厂生产，逐步推广到全国。70～80年代又自行设计了几种大、中型谷物干燥机，在粮食系统及国营农场中推广使用。全国各地拥有各种谷物干燥机近两万台，其中主要是中、小、大型干燥机约两千台左右。

　　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。

目前谷物干燥技术中引人注目的几个问题如下：

目前 使用的燃煤热风炉使用寿命较短，热效率较低，应如何解决？

　　　　我国南方的燃煤供应困难，燃油价格又较高，应如何选择能源问题？

　　　　对北方高水份粮（如玉米，含水30%以上）的干燥应采用什么样的干燥原理与工艺？

　　　　我国农村、农场和粮食系统（粮库）应怎样合理地布置谷物干燥点及网络？

　　国外情况:国外较发达国家（美、俄、英、法、日等）的谷物干燥已有50多年的历史，大体经历了三个阶段，即50～60年代的谷物干燥机械化阶段;60～70年代的谷物干燥自动化阶段；70～80年代的谷物干燥提高干燥质量和降低干燥成本阶段。90年代主要是继续提高干燥质量、实现微机控制和微机管理阶段。但各国的现时情况亦有所不同。

　　1.美国：谷物干燥机在全国应用比较普遍，主要的机型有中、小型低温干燥仓及大、中兴高温干燥机，这些机器以干燥玉米和小麦为主要对象，以柴油（煤油）和液化石油气为热源，采用直接加热干燥。设备中一般具有：料位控制、风温控制及出粮水分控制系统。太阳能干燥机在美国开始应用，但由于设备投资大占地面积大等原因，目前应用不多。

　　2.独联体：谷物干燥机应用比较普遍，大都成了工厂化生产，有较完善的自控系统，其谷物干燥机型以大、中型居多，为高温干燥方式。较普遍地应用干、湿粮混合加热干燥工艺（又称分流循环干燥工艺），具有一次降水幅度大、节能和提高干燥质量的优点。干燥中采用的热源是柴油和煤油，为直接加热干燥。

　　3.日本：谷物干燥设备是从二次大战后发展起来的，主要发展适于干燥水稻的中、小型设备。机型有：小型固定床式谷物干燥机，中、小型循环式谷物干燥机及大型谷物干燥机等。采用热源是柴油和煤油，少量采用稻壳为燃料。在个干燥设备中大都装有较完善的自动控制系统，比较重视干燥质量

1.1.2谷物的特性及谷物干燥的机理

  谷物是一种生命体，以呼吸作为维持生命的方式，呼吸时要吸氧和发生化学反应，由于环境供养条件的不同，呼吸的方式也不同。在谷物中水分以三种形式存在，即机械结合水、物理化学结合水、化学结合水。

　　在干燥过程中主要是去掉机械结合水和部分物理、化学结合水。谷物是多孔型胶质体，这个水分则以不同的形式存在于谷粒表面、毛细管中以及细胞内。当介质条件参数使它具有发散条件，即介质水蒸汽分压力小于谷粒表面水蒸汽压力时，则谷粒中的水分以液态或汽态由谷粒里层向外扩散，并由表面蒸发。理想的干燥过程，影视谷粒内部的水分扩散速度与表面的蒸发速度相等，但一般情况下由于选择干燥参数的不当及谷物本身特性所限，常出现两种速度不等的现象，即外控状态和内控状态。外控状态：是指谷粒表面水分蒸发速度低于谷粒内部的水分扩散速度，这种现象经常出现在谷物细小或者谷物水分含量大时，为了提高谷物干燥的速度，可适当提高介质温度，降低介质相对湿度或增加介质流速。内控状态：是指谷粒内部扩散速度小于表面蒸发速度的状态。在这种情况下为了提高干燥速度，可有两种措施：一种措施是调整介质状态参数，即在提高介质温度的同时降低介质流速；介质温度提高谷物温度也升高，谷物升高则使其水的粘滞性下降，内部水蒸气分压力增加，会增加内部扩散的速度；因其介质流速减小，则其蒸发速度下降或者保持不变，以达到两种速度的一致；或是提高介质温度的同时增加介质相对湿度，这样也能调整两者速度关系。

1.2.3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　　该机除属封闭循环式干燥机外，上不还设有一个较大溶剂的缓苏段。每一循环干燥的加热时间为5～6min，而缓苏时间为70～80min。说明该机每次干燥后的缓苏室加较长。由于这个缘故，该机干燥质量好，谷物无爆腰现象，并有显著的节能效果。该机用50～60℃热介质干燥，即可干燥种子又可干燥商品粮。该机容量为3.2t，能在8～10h完成一批干燥作业。属于小型循环式干燥机。

　　⑵.分流循环式干燥机

　　分流循环式干燥机实际是干、湿粮混合式干燥机。其工作过程如下，该机由两个并列的干燥塔（每个塔里有加热和冷却室）、顶部贮粮箱（起到一定的缓苏作用），作业粮柜、热风机、冷风机、循环粮提升机及成品粮提升机组成。

工作时，作业柜的湿粮与两个干燥塔之一的循环干燥塔的出粮混合，两种粮（干粮和湿粮）由混合粮提升机送到塔的顶部贮粮箱，然后分别向两个干燥塔流动（其中：一个是“循环干燥塔”，另一个是“最终干燥塔”），两个塔的上部均有加热室，而下部则有所区别，即：最终干燥塔下部是用环境空气冷却，使粮食温度下降到较低的程度（不高于环境温度5℃），而循环干燥塔下部则用热风机和冷空气混合后的中温气体冷却，使该塔的粮食保持到一定温度。最终干燥塔放出的谷物可作为成品粮入库，由成品粮提升机送出。循环干燥塔放出的干粮(温度较高些)则又流入混合提升机与湿粮一起混合，再次被提升到干燥塔顶部贮粮箱，以此循环式不止地进行干燥。经常有一定量的湿粮连续进入干燥塔，同时又有一定量的干粮从干燥机输送出来，故称此机位分流循环干燥机，其实质是干、湿粮混合干燥机。

　　该干燥机具有以下特点：通过调节干湿粮混合比，可使任何高水分湿粮一次降到安全水分，该干燥工艺虽然热风温度较高（200℃左右）但由于粮食受热时间短（4～8min），谷物在循环干燥的过程中其温度仍保持在30～40℃，故谷物干燥后的品质较好，由于有较长时间的缓苏过程和干湿谷物混合干燥的特殊机理，该谷物干燥单位热耗较小，有20%～30%的节能效果。这种干燥机在俄罗斯应用较多，在我国北方地区已研制成多级顺流式及多级混流式干、湿粮混合干燥机5HGS系列产品，烘干玉米效果较好正在大力推广中。

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。

　　①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：

进行燃烧计算时，要采用应用基成分。

　　②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45～50℃）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：

　　③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102～105℃，然后进行分析。在成分代号的右上角标注角号“g”。即：

　　④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：

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。如以碳C为例：。

如已知可燃基的，则可按下列换算公式进行换算：

       %

       %

       %

1.4 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。

　　①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3～15mm），活截面（通风面积）较大，其活截面系数为0.2～0.4，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0.08～0.15，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0.3～1.3m/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。

　　②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10～15cm，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。

　　③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。

　　④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150～200℃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。

　　⑤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。

　　⑥燃油炉

　　目前应用较广泛的油炉是喷射式燃油炉，其所用主要燃料是柴油，为直接供热式。由于液体燃料的燃烧比较充分，烟气中所含有害物质甚微，基本上不存在对谷物的污染。因此这种炉型在国外应用较多，但国内由于柴油供应不足和油价较高目前应用较少，仅国营农场有少量的应用。

　　燃油炉由燃油器（或称喷油器）和燃烧室两大部分组成，工作时首先由自动点火器将燃油喷出的雾状油气点燃，然后进入燃烧室，在该室内与引入的大量空气充分混合并燃烧。燃烧后的产物—烟气（炉气）由引风机引出并送向干燥机。为了增加该炉的热效率，在燃烧室的外层空气道内设有辐射板，可将燃烧室外三的热量经辐射板再反射回来。

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