5HD-6水稻保质干燥机的设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321黑龙江八一农垦大学本科生毕业论文（设计）任务书论文题目5HD-6水稻保质干燥机的设计学院名称工程学院姓名杜诗遥专业班级设计2005指导教师车刚课题类型毕业论文毕业论文（设计）的内容摘要 根据北方寒地粳稻的特性和相关保质干燥数据，进行全面的工程计算，设计5HD-6水稻保质干燥机，生产率6吨/小时。该机采用顺流、热管余热回收加热、高温气流干燥的工艺。热风炉采用热管式换热器，热效率比板式热风炉炉提高10%。具有降水幅度大（一次降至安全水14%），水稻干燥品质好，营养成分保存率高，爆腰率低的特点。毕业论文（设计）基本要求及工作量要求1、论文基本要求：毕业论文（设计）按照工程学院基本要求的要求进行撰写。2、工作量要求：总体装配图一张 0号图纸 部件装配图一张 1号图或3号图纸毕业论文（设计）的主要阶段计划（分前期、中期、后期）前期：2009年3月10日至4月10日根据论文的基本条件进行资料查阅。中期：2009年4月11日至5月20日确定方案，初步计算编辑和设计。后期：2009年5月21日至6月1日论文撰写与修改，准备答辩。任务下发日期2009-3-20完成日期2009-6-1系主任 主管教学院长审批（签字）：5HD-6水稻保质干燥机的设计摘要：水稻干燥后的品质问题是水稻干燥的关键问题。水稻干燥要求不仅要求生产率高，还要保证干燥后的品质好。本论文以水稻保质好，爆腰率低为目的，设计并简述了5HD-6水稻保质干燥机的工艺流程、结构特点及主要设计参数.该机采用了五级顺流连续性加热及缓苏和一级顺流冷却的干燥工艺，热风温度在80200之间自动控制。设计后的干燥机应具有生产率高、节能显著、烘干品质好、单位质量成本低、自动化程度高等优点。关键词：水稻、保质干燥、工艺流程、干燥机的设计Abstract:Rice quality is the key problem of rice drying to solve,the rice drying requires not only the productivity to the high but also the quality to be good .This paper introduced the design parameters on the basis of rice conservation drying theory.This type dryer adopts 5 stages consistent heating and tempering and a stage of countercurrent cooling drying thchnology and herts indirectly. The air temperature can be controlled automatically, temarkable enerny-consevation,good production quality ,low unit cost and high degree automation aduantages.Keyword:rice;onservation;dryer;目录1 前言- 5 -1.1 我国粮食干燥机的发展历史- 5 -1.2 我国粮食干燥的现状- 5 -1.2.1 展粮食机械烘干是现代农业发展的必然- 5 -1.3 寒地稻作概述- 7 -1.4 粮食干燥在粮食储藏工作的意义- 9 -2 5HD-6水稻保质干燥机的工艺流程- 11 -2.1 粮食干燥机的干燥机理- 11 -2.2 水分与粮食的结合形式- 11 -2.3 干燥机的工艺流程- 12 -3 5HD-6水稻保质干燥机的数据整理- 13 -4 5HD-6水稻保质干燥机的设计计算- 15 -4.1 干燥介质参数计算- 15 -4.2 干燥过程计算- 16 -4.2.1 第一干燥段的计算- 16 -4.2.2 第二干燥段计算- 16 -4.2.3 第三干燥段计算- 17 -4.2.4 第四干燥段计算- 17 -4.2.5 第五干燥段计算- 18 -4.3 确定五段通风机输送干燥介质的体积和燃料消耗量- 18 -4.4 热风机的选择- 20 -4.5固体燃料燃烧炉的尺寸计算- 21 -4.5.1 燃料消耗量的计算- 21 -4.5.2 炉膛容积的计算- 21 -4.6 干燥塔主要尺寸的计算- 22 -4.7热管换热器的设计计算- 27 -4.7.1 计算传热量Q- 28 -4.7.2 冷空气出口温度及对数平均温差- 29 -4.7.3 确定迎风面积及迎风面管排数B- 29 -4.7.4 求总传热系数- 30 -4.7.5 求所需的热管数n- 32 -4.7.6 求换热器纵深排数m- 32 -4.8 冷风机的计算与选型- 32 -5 结论- 33 -6 结束语- 34 -致 谢- 35 -参考文献- 36 -1 前言1.1 我国粮食干燥机的发展历史我国有着悠久的历史和灿烂的文化,在中华民族的开化史上，素有发达的农业和手工业之称。就粮食干燥技术而言，也有许多历史记载。周礼上载有“凡以火而于五谷之类，关西、陇、冀以往谓之惫”。授时通考的“方言”说“凡以火于五谷之类。出自山东齐楚以往日熬。陇冀以往日。秦晋之间日”。由此可见，我国古代已经认识到利用火力干燥粮食。至于粮食的自然干燥、通风干燥以及粮食干燥在粮食加工储藏过程的作用，历史文献的记载就更多了。但是，毕竟长达三千余年的封建社会，阻碍了科学技术的发展，解放前旧中国在粮食干燥技术工作中也是一个空白。解放以后，粮食干燥受到党和人民政府的关怀，粮食生产得到发展，技术水平不断提高，粮食干燥也得到相应的发展。1950年上海中国柴油公司根据美国赫斯式粮食干燥机原理设计了鱼鳞板结构中柴式粮食干燥机。常州的一家铁工厂仿制过日本金冈式粮食干燥机，由于结构复杂、烘干质量差，未能推广使用。我国粮食干燥机的发展可追溯到50年代，早在50年代中期，我国东北垦区就引进了苏联的库兹巴斯移动式烘干机，60年代在国家科委的组织下，由郑州粮食科研所等十四个单位研制了日处理120吨的干燥作业站。70年代初，从意大利引进了瓦绍来式烘干机。1978年我国从美国进口了被立刻干燥机。80年代初，我国仿被立刻930型烘干机研制成北大荒5HT-15型烘干机。此外我国通过吸收外国的技术研制了华丰5HZ系列烘干机和5HC9谷物烘贮仓。80年代以来，我国又引进了不少粮食干燥机：如Vertec型干燥机、Law、Cimbria Bentall，等谷物干燥机，此后，我国吸收引进技术的优点，结合农场产地的实际情况开始在黑龙江垦区发展“产地粮食干燥工厂化”，近年来已建成“粮食干燥处理中心”达100多家，日处理小麦4.5万吨，日处理量由200,300,500,800吨到1000吨，江水5，可完成卸粮初清、干燥、缓苏、复清、贮存、输送等作业。1.2 我国粮食干燥的现状1.2.1 展粮食机械烘干是现代农业发展的必然1)干燥降水是粮食生产中最重要的环节，粮食从种到收，生产过程长，收获时间短，如何使一年的劳动成果做到颗粒归仓，避免损失，只有发展机械烘干降水，才能保证丰产丰收。2)刚收获的粮食，含水率较高，必须通过干燥降水才能达到安全储藏标准。我国每年都有一些地方由于缺少干燥设备，造成粮食霉烂损失达5000多万吨。3)随着农业现代化的发展，机械化现代农业将逐步代替传统农业生产方式，发展粮食干燥机是农业现代化的重要组成部分。近年来我国粮食总产量大约有四亿两千多万吨，假设每年收获的粮有20属于高水分粮食，需要干燥降水，则全国约有8500万吨粮食需要干燥，实际远不止这个数。由于我国地处北温带主要产粮区生产秋天粮食作物，每年收获时，正处于气温高、降水多的夏季和气温低、湿度大的秋季，收获的粮食含水率普遍较高，每年国家收购入库的高水分粮约2500万吨，而现有的粮食烘干机的处理能力最多只有1000万吨。其余一半多是依靠通风、晾晒等自然办法进行干燥，花费的物力和财力比机械烘干还多。我国粮食由于不能及时干燥到安全水分而造成的霉变和发芽损失是相当严重的。据农业部门统计，我国在一般年景，粮食损失有50亿千克，严重的年景损失还要多，东北地区麦收时期平均每三年就有一年时雨季，特别需要粮食干燥机械。现在我国生产各种粮食烘干机的工厂达到数十家，局近年来不完全统计，粮食部门拥有各种烘干机约2000台，农垦系统拥有约一万余台，每台干燥机日处理高水分粮食的能力最小为50吨，最大的达1000吨。广大农村多采用人工晾晒方法使粮食干燥，干燥机械化水平很低。我国现代使用的烘干机按其结构及干燥原理来份主要有：1)塔式干燥机：塔式采用砖钢混合结构，处理量大，一次降水不低于10，主要用于玉米、小麦的烘干。2)流化床干燥机：结构简单，主要用于水稻、小麦和油菜籽的烘干。3)滚筒式干燥机：干燥短得筒体卫钢筒，缓苏、冷却段为砖混结构，主要用于水稻、小麦的烘干。4)网柱式干燥机：粮食在双层网状板间流动，形成的粮柱于干燥介质成错流运动，它适用于玉米、小麦、水稻的烘干。5)顺逆流干燥机：粮食与热风同方向运动，干燥均匀，热效率较高，冷风与粮食反向运动，干燥后粮食品质好。6)蒸汽干燥机：它是利用一定压力的蒸汽，通过换热器间接烘干粮食。蒸汽干燥机的研制始于七十年代初，八十年代建造了一大批。7)顺流式干燥机：是最近发展起来的一种干燥机，它可以使用较高的风温而不降低品质，具有效率高和干燥质量好的优点。8)循环式干燥机：属批式干燥机，湿粮喂入干燥机后，在机内循环同时，受热风的作用时水分蒸发，达到要求的终水分后，停机卸粮。随着农业科学化的发展，粮食生产必将大幅度逐年增产，高水分粮食必然增多。发展粮食干燥机械是势在必行，必须要研制通用、高效、省能使用的粮食干燥机械。我国粮食干燥机械今后的发展方向是：多型、多用、低价、声能、高效、无污染。第一， 着重研制多功能、小型、灵活的粮食干燥机；第二， 尽快研制新型的供热装置，能烧多种燃料，便于就地取材，价格便宜，且具有较好地隔冷保热的性能同时加强节能研究，一方面利用产热量高，无污染的燃料，另一方有效的利用余热，提高干燥效率；第三， 高效，粮食干燥机的高效率是指一次干燥处理量大，蒸发水分多，粮食品质好，这样可以减少粮食的搬倒次数，减少干燥管理费用；第四， 一机多用；第五， 同时，粮食干燥过程可以实现机械化或自动化的干燥机械。1.3 寒地稻作概述黑龙江省位于我国最北部，作物生育期全国最短，气温全国最低，有效积温少，属于我国高纬度寒地稻作区。水稻起源于南方热带亚热带地区，很早就已经传至北方黄河流域，又从黄河流域扩展至东北。据文献记载，早在1300多年前，我国东北地区就已经有水稻的栽培。唐初到唐代中叶，以现今黑龙江省宁安市为中心的渤海国与唐朝交好，关内外往来频繁。当时著名农产品就有卢城（吉林省桦甸东65千米）之稻，为主要交易商品。据实地考证，黑龙江省以五常县沙河子一带种稻最早（1895年），稍后为宁安县的渤海镇上官地（1897年）和密山县挡壁镇（1898年）一带。其他各地均在此后陆续开始种稻。19世纪末20世纪初，黑龙江大地迎来了第一批种稻者。那时的稻条零星分布，种植分散，时种时不种，种植面积时多时少。1911年前，推算各地水稻种植面积约为287公顷左右。20世纪10年代，由于从俄罗斯沿海洲等地和朝鲜半岛方面迂入的朝鲜农民激增，水稻面积也开始随之扩大，到1930年已达到1.6万公顷。伪满时期自1932-1945年的14年间，日本人利用这里优越的自然条件和丰富的人力物力资源，一方面驱使朝鲜农民和汉族农民多种水田，生产更多的大米供其所用；另一方面从国内不断大批地招来移民开拓水田，因此水稻种植面积有较快较大的增加。1945年已达到12.3万公顷。1945年“8.15”解放，当时省内社会秩序比较混乱，原伪满洲国时期修建的水利工程大部分停工，许多水利设施遭到了破坏；1946年由于政局的变化和农村生产关系开始变革等实际情况，一些地方的农业生产受到影响和波动，水稻面积有所减少，当年播种面积下降到6.7万公顷左右。随着东北全境的解放，各级人民政府在恢复和发展农业生产中，组织农民修复遭到破坏的灌溉工程，积极发展水稻生产，达1949年水稻面积已恢复到1945年的水平。1949年中华人民共和国成立以来，黑龙经省水稻面积基本呈增加趋势。推广旱育稀植栽培技术以前增加的比较缓慢，到1983年仅为24.5万公顷。当时大米被称作细粮，只是在来人去客和节假日才能摆上寻常百姓家的餐桌。值得注意的是1956-1960年，水稻种植面积急剧增加，年种植高达30万公顷左右，1956-1960年是黑龙江省稻作史上的一个非常阶段，这主要是由于当时处于农业“大跃进”年代，由行政指令，不顾客观条件和实际可能盲目过猛过快发展所致。自农村实行联产承包责任制，特别是推广旱育稀植技术以后，水稻面积才得以正常地迅速增加，1984年为27.8万公顷，2001年已达166.7万公顷，总产量达到975万吨，不仅实现了粮食的自给有余，产品还销售到省外和国外。今天，在中国加入WTO的新形势下，黑龙江水稻生产既存在着老问题，又面临着新挑战。水稻是喜温短日照作物，黑龙江省水稻生态型虽然经过了漫长的进化过程，但仍然具有其祖先的感温感光、特别是感温特性。水稻的喜温性和黑龙江省的冷凉气候形成了基本的矛盾，是黑龙江省水稻障碍性冷害和延迟性冷害频繁发生，水稻大幅度减产。可以说黑龙江省水稻的历史，就是人们和低温冷害斗争的历史。稻瘟病是目前黑龙江省水稻生产的另一威胁，穗颈瘟和枝梗瘟严重发生的地块往往减产50以上，甚至绝产。稻瘟病严重发生的原因可能和稻瘟病菌生理小种变化、品种抗原单一抗瘟性差、种植时过量施用氮肥等因素有关。黑龙江省育种水平不高制约着高产、高效、优质水稻生产的发展。当时水稻品种相当杂乱，使得按品种种植、管理、售货、加工、贮藏和销售往往难以实行，降低了黑龙江大米在国内和国际市场的竞争力，特别是满足优质、抗寒、高产等多方面要求的水稻品种，在黑龙江省几乎不存在。黑龙江省高产水稻区施肥水平往往过高。氮肥过量施用，在污染大气、水环境同时，也使稻米食味品质、外观品质严重变劣。水稻是半水生植物，种稻必须用水，但是当前黑龙经省水利设施相对落后，使夏天雨季的降水存不住，春天插秧时往往又缺水。因此，适当控制水稻发展规模，选育耐旱品种，研究节水种稻技术使水稻工作者面临的又一问题。 目前黑龙经省水稻生产在面临着诸多挑战同时，更多的是蕴含着机遇。进入WTO以后，中国灿米市场将面临着巨大的冲击，而粳米市场前景看好。从国内市场看，北方销售这一项喜欢东北粳米，长江中下游地区稻米消费者也有以食用籼米向食用精密转化的趋势。从国内市场看，中国籼米的国内价格要求高于国际市场价格，而粳米几个却低于国际市场价格。特别是粳米消费区的日本、韩国、稻米价格远远高于黑龙江省。黑龙江省位于欧亚大陆东岸，气候为温带大陆性季风气候，雨季同季，夏季生长季节降水量为全年总量的83-94；有效积温低，但是昼夜温差大，太阳辐射资源丰富，水稻灌浆成熟区温光适宜。因此，黑龙江生产的大米品质优良。黑龙江省地处我国北疆，境内东、西、北三面有逶迤起伏的大、小兴安岭和张广才岭加之在东南部有完达山脉，在四岭一山的绿色屏障怀抱中，构成黑龙江省土地肥沃、水草丰富的农业种植区，黑土、黑钙土、草甸图等肥沃土壤占根底总面积的70以上。土壤有机质和养分含量比全国其他省份高2-5倍，土壤结构好；水、肥、气、热协调，具有较高的生产潜力。因此，黑龙江省在水稻生产上可以降低化肥施用量，而产量维持相对较高的水平。这样，一方面减轻了对大气和水体的污染，另一方面也有利于稻米品质提高。由于黑龙江省人口密度小，工业化程度低和森林覆盖率高等原因，空气清洁、稻田灌溉用水质量优良，土壤污染极小；全年冬季严寒而漫长，夏季作物生育期短。因此，病虫害种类少发生程度轻，大田化学农药使用量少，尤其是对生产无公害稻米影响很大的生产后期，几乎不施用防病虫害的化学药品。可见，黑龙江省具有生产绿色稻米得天独厚的条件。北方稻作特点水稻从原来的暖地培育到北方的寒地培育和收获，这过程是许多的科技人员在付出了无数的劳动后实现的。今天，北方的稻作已与自然生态条件融为一体，显示出了它在无数次抗争之后所表现出的巨大的优势。1 气候生态因素在水稻进入生育后期时，北方地区的光照充足，昼夜温差较大，水稻灌浆平稳而缓慢，这有利于养分的充分累积。2 环境生态因素（1）北方的大多数粮食生产基地开发的比较晚，土壤的养份保持的非常好，含有丰富的矿物质及有机质，利于作物的生长及品质的生成。（2）粮食生产基地远离城市及工业区，空气质量及灌溉水的质量比较高，低污染的生态环境有利于产出优质的大米。3、资源利用因素北方的土地资源较丰富且较集中，这有利水稻的大规模、集约化专业生产的形成，优秀的科学技术人员及先进的机械设备能充分保证田间管理的科学性。4、水稻品种优势经过几代人多年来的辛勤专研，使北方地区的水稻品种资源非常的丰富，在实践中得到的优良品种，为北方的水稻生产提供了必要的准备。1.4 粮食干燥在粮食储藏工作的意义 第一，提高粮食的储藏稳定性。当它送入粮仓储藏时，它仍然是一个活的有机体，就要进行呼吸，与外界进行能量交换。当粮食的水分含量较高时，其呼吸作用加强，同时还容易繁殖微生物和害虫，会造成粮食发热、霉变，使粮食受到损坏。因此，粮食水分含量过高不能安全储藏，必须及时将多余的水分出去，使其达到标准安全水分。当然达到此目的的最有效方法是进行粮食干燥。 第二，抑制害虫及微生物的生长。当粮食干燥后，它的水分含量减少，使害虫及微生物失去发育繁殖的作用，同时在干燥机内受高温的作用，粮食中的害虫被杀死，微生物的感染的程度得到缓解，不但起到了杀虫、灭菌的作用，而且对有些作物提高了发芽率，从而加强了储存粮的安全度。第三，降低了运输费用。每年我国要经铁路、水路、公路运输大量的粮食，如果粮食的水分大大超过安全水分，那么在长途运输的过程当中，一方面导致由于运输时间长而使粮食发生霉变，而损失粮食；另一方面还白白运输大量多余的水分。例如：东北所产的高水分玉米，每年都要大量的调入关内，玉米的水分在25左右，有的高达30以上，而玉米的安全水分在15以下。一列载重2500吨的玉米运送关内，这批玉米的含水率为25，这列车白白运输了250吨水，要使玉米的水分高达35，那么，车皮的浪费也就更大，由此可见，粮食就地干燥既安全有省力。第四，其他。粮食收割以后，要及时地进行晾晒，干燥处理，不然水分大造成粮食生虫长霉，造成农民的经济损失。入库以后要进行粮食干燥处理。同时进行机械干燥粮食可以减少污染，节约占地，解放劳动力。目前农民晒粮很大一部分在沥青路面上，沥青含有3.4亿苯丙蓖会污染粮食2 5HD-6水稻保质干燥机的工艺流程2.1 粮食干燥机的干燥机理粮食在干燥过程中，水分与粮食结合形式、粮食水分气化、粮食内部水分传导途径及气温是传导决定着粮食干燥的速度和方向，同时显示出粮食干燥的作用和能力。2.2 水分与粮食的结合形式粮食是由于物质与水分组成的湿物质。粮食中的水分与干物质结合的形式，根据其存在的状态、性质及其与粮食结合的程度，一般分为机械结合水、物理化学结合水三种基本形式。1 机械结合水：粮食是一种多孔的胶质物，每粒粮中有许多毛细管。在粮粒表面附着润湿水分和位于粗毛细管中的水分统称为机械结合水。（1）润湿水分：是指粮粒中的亲水物质内部和外部与水分直接接触时，所粘附的水分。这种水分与干物质的结合很不牢固，用机械离心方法和热力干燥方法都可以除去。（2）粗毛细管水分：是指位于半径达于厘米毛细管中的水分。其特点是：当水分直接与毛细管接触时，使管内充满水分，虽然也吸收水蒸气分子，但无毛细管凝结现象。这种水分的凹弯液面上饱和水蒸气压力与自由表面上饱和水蒸气压力几乎没有区别，因而粗毛细管水分使用热力干燥方法容易除去。（3）微毛细管水分：使之充满半径小与厘米毛细管中的水分，当水分与微毛细管接触时，微毛细管凹液面上的饱和水蒸气压力小于空气中的饱和水蒸气压力。微毛细管从湿空气中吸收水蒸气分子变成过饱和而凝结为毛细管水分。毛细管水分是粮粒中水分存在的另一重要形式。它在粮粒中的移动，可以以液体形式从中心层向水分区移动，也可以以蒸汽形势由气化区经干燥层而向外气化。2 物理化学结合水:是指吸附和渗透到粮食干物质中的水分以及粮粒中的结构水分。它与粮食中的干物质之间没有严格的比例，主要存在于粮粒的微毛细管中，除掉这部分水比机械结合水困难。在粮食干燥过程中显示出热耗量较大。（1)吸附结合水，是指水蒸气分子浓集和滞留杂粮粒表面进而与干物质相结合的水分。吸附结合包括吸着和吸收两种作用，吸着是指将周围空气中的水蒸气吸着在粮食的表面，形成单分子层和多分子层。而吸收是指水蒸气深入粮食内部，并在其中缓慢扩散。这两种作用是不可分割的，与干物质结合也比较牢固。如果要将这种水从粮粒内不排除掉，必须先将它转变成水蒸气，然后才能使他有内部向粒面转移。（2）渗透结合水：是指在渗透压的作用下，从粮粒细胞外浓度较低的溶液下穿过细胞壁进入细胞内较浓得溶液中而结合的水分。这种水分可以以液体状态通过细胞壁排除。（3）结合水：是指胶体物质固化形成凝胶时，在它密闭的孔隙中所保留胶体溶液的水分。这种水分与粮粒相结合时既不放热也不受到压缩作用，它与粮粒结合的牢固性较差。3 化学结合水：是指以化学键力与吸附剂相结合的水分。这种水按照严格的数量比例与粮粒中的蛋白质和糖粒分子结合最牢固，不能作溶剂，也不参与粮粒内的生化反应。粮食干燥时，不需除掉化学结合水。2.3 干燥机的工艺流程图2-1 干燥机工艺流程图干燥水稻采用顺流的塔式干燥机,它主要由储粮仓、干燥室、缓苏室、冷却室、冷风机、热风机和排粮管等部分组成.工作时,潮粮由提升机提升并通过塔顶的进粮口进入储粮仓,在进入第一干燥室,干燥介质由热风机送入热风分配室,首先与干燥室内的潮粮进行湿热交换,向下穿过粮层成为废气而从废气排出槽排出.粮食也向下移动,进入第二干燥室、第三干燥室,一直到第五干燥室依次进行干燥,在进入缓苏室进行缓苏,防止产生爆腰,最后进入冷却室进行冷却,冷却后的粮食由排粮机构排出.3 5HD-6水稻保质干燥机的数据整理一.课程设计的条件：根据北方寒地水稻粳稻的特点和相关报纸干燥数据，进行全面的工程计算，设计5HD-6水稻保质干燥机，生产率为6吨每小时，该机采用顺流式、热管余热回收加热、高温气流干燥的工艺。热风炉采用热管是换热器，具有降水幅度大（一次降至安全水14），水稻干燥品质好，营养成分保存率高，爆腰率低的特点。二.通过设计的分析，选择顺流塔式干燥机，顺流干燥是指热介质与谷物一道从上方向下放流动，故称其为顺流。其热介质首先与温度最低、水分最大的是鼓舞接触，由于两者的温差较大，谷物温度迅速上升，并达到湿球温度，而介质温度随着谷温的升高，它本身的温度迅速下降，直到两者温度趋近一致之后，两者（介质温度与谷物温度）已到随谷物水分的连续下降而继续缓慢的下降，直到谷物流出为止。在干燥过程中，谷物受高温加热的时间较短，而受中温家热的时间较长，鼓起干燥质量好。本设计所采用的干枣方法其优点是，能采用温度较高的干燥介质，故干燥速度较快；适合在大气温度较低的我国北方地区使用；可以根据干燥要求设计成多段干燥，烘干后的粮食比其他形式的干燥剂都好、干燥幅度大。这种干燥社和北方寒地水稻的干燥，降水幅度一般为10，使一的最低外界温度为-25,根据任务书的要求,在选用一些原始数据进行设计：(1)选用塔式干燥机,采用多级顺流干燥,经过查阅水稻干燥数据和降水量,初步选择级数为五级。(2)干燥粮种为水稻干燥机的处理量为每小时6吨，查阅相关资料确定水稻的初始水分为25,安全水分15。降水幅度从25降至15,干燥段降水9，冷却段降水1。(3)北方省份由于气候寒冷除考虑一般谷物干燥外，还要注意水分大时不能安全越冬的问题，因为水分大时种子将遭受冻害，严重的降低发芽率，因此北方的种子（主要指水稻和玉米）要求在外界环境温度下降到-5之前必须干燥到安全水分，以保其旺盛的生命力，所以选择大气温度为 (4)干燥介质为炉气，选用的为高温干燥机，由于各种干燥机的谷物流动速度和干燥路径的长短不同，热风的温度范围较大，为80-200第一干燥段选用温度 第二干燥段选用温度 第三干燥段选用温度 第四干燥段选用温度 第五干燥段选用温度 (5)进入干燥机的粮食温度 (6)降水幅度分配：第一干燥段， 第二干燥段， 第三干燥段， 第四干燥段， 第五干燥段， 冷却段， (7)冷却后的粮食温度：，选用(8)于供热燃料和供热方式，目前国内可有三种方案选择，其一是无烟煤为燃料通过烟、风、换热器，以热风进行干燥。这种方案是国内大量采用的方法，其特点是由于煤的价格较低使粮食烘干成本较低（每吨粮降1的水的成本为1-2元）；并且烘干中对粮食没有烟气污染。但目前生产上应用的热风炉（包括燃烧炉和换热器）大都结构庞大、造价较高（为烘干机主机价格的1/4-1/3）、热效率较低（为60左右），使用寿命较短（一般为2-3年）；有待性能更好，价格更便宜的新型热风炉问世。其二是以燃油为燃料用烟与空气的混合气进行干燥，这种供热方式较简单，供热设备较便宜（为烘干机主机的1/20-1/10）、工作可靠性大、热效率高（95左右），并便于恒温自动控制。但这种方式与与燃油的价格高（每吨柴油价格为每吨煤价的10倍，而每吨柴油的发热量仅为每吨煤的发热量的2倍）。造成粮食干燥成本过高（一般是以煤为燃料成本的3倍左右）；且烘干中对粮食有轻度烟气污染，考虑我国缺煤而交通不便的地区，采用燃油或天然气为燃料的烟气干燥也是可以的。其三是以有烟煤为燃料的烟气与空气混合气干燥，这种宫娥方式比较古老、简单、设备投资少、使用方便，但烘干中对粮食的烟气污染严重，一般对食用粮干燥已禁止使用，对饲料粮烘干还可采用。本设计选择焦作无烟煤，煤的成分为：，4 5HD-6水稻保质干燥机的设计计算4.1 干燥介质参数计算(1)燃料的发热值（计算煤的高位发热量）(2)每千克燃料完全燃烧所需空气量，由公式得：(3)总过剩空气系数，由公式得： ,等于气温 , , , , , 燃料比热，取 干气体比热，取 干燥介质中，水蒸气所带的热量 ，在,的条件下，空气的焓值何湿含量，用I-d图查得： 把数据带入公式克得：(4)干燥介质湿含量的计算：湿含量根据公式，把相关数据带入得： (5)根据t，d，用I-d图确定干燥状态 , , 4.2 干燥过程计算4.2.1 第一干燥段的计算(1)粮食水分蒸发量单位时间内进入干燥机的物料总质量(2)离开第一干燥段粮食的数量: (3)在I-d图上求干燥过程参数加热空气作为干燥介质时,单位气耗量为:根据外界空气状态,在I-d图上找出废气状态点: 单位气耗量:每小时干燥介质消耗量:单位热耗量:每小时热耗量: 4.2.2 第二干燥段计算(1)粮食水分蒸发量的计算(2)进入第三干燥段粮食的重量(3)在I-d图上求干燥过程参数根据外界空气状态,在I-d图上找出废气状态点: 单位气耗量:每小时干燥介质消耗量:单位热耗量:每小时热耗量:4.2.3 第三干燥段计算(1)粮食水分蒸发量的计算(2)进入第四干燥段粮食的重量(3)在I-d图上求干燥过程参数根据外界空气状态,在I-d图上找出废气状态点: 单位气耗量:每小时干燥介质消耗量:单位热耗量:每小时热耗量:4.2.4 第四干燥段计算(1)粮食水分蒸发量的计算(2)进入第四干燥段粮食的重量(3)在I-d图上求干燥过程参数根据外界空气状态,在I-d图上找出废气状态点: 单位气耗量:每小时干燥介质消耗量:单位热耗量:每小时热耗量:4.2.5 第五干燥段计算(1)粮食水分蒸发量的计算(2)进入第五干燥段粮食的重量()在I-d图上求干燥过程参数根据外界空气状态,在I-d图上找出废气状态点: 单位气耗量:每小时干燥介质消耗量: 单位热耗量: 每小时热耗量:4.3 确定五段通风机输送干燥介质的体积和燃料消耗量(1)当,假如:当,时,查王成芝谷物干燥原理与谷物干燥机设计附录标可知：根据时,带入数据,则:由湿空气比容表查出:(2)当,假如:当,时,查王成芝谷物干燥原理与谷物干燥机设计附录标可知：根据时,带入数据,则:由湿空气比容表查出:(3)当,假如:当,时,查王成芝谷物干燥原理与谷物干燥机设计附录标可知：根据时,带入数据,则:由湿空气比容表查出:(4)当,假如:当,时,查王成芝谷物干燥原理与谷物干燥机设计附录标可知：根据时,带入数据,则:由湿空气比容表查出:(5)当,假如:当,时,查王成芝谷物干燥原理与谷物干燥机设计附录标可知：根据时,带入数据,则:由湿空气比容表查出:4.4 热风机的选择（一）确定每段通风机输送干燥介质的体积(1)根据 第一干燥段的风量(2)根据 第二干燥段的风量(3)根据 第三干燥段的风量(4)根据 第四干燥段的风量(5)根据 第五干燥段的风量总风量 =2420+3038+2886 =8344总风量 =2908+1962 =4870Q = +=8344 + 4870=13214（二）热风机风压计算热风机的风压包括：风机的动压力及静压力两部分，风机的静压等于风干塔系统各部分阻力之和，主要包括以下几部分：(1)热风炉的阻力 无烟煤烟道气热风炉的阻力，一般在150-200Pa左右.(2)烘干塔的阻力 指烘干塔进气角状气道和排气角状气道排出口的平均压差值.烘干塔的阻力,视排出废气速度而异,一般在150-300Pa之间选取.(3)风机前后管道,弯头等阻力 这部分阻力视选择的管径大小及具体管道位置而定.因为静压力 =200+200+303 =703风机的动压力=50式中:r热介质容度,取近似值r=1.0; V风机出口风速（取10）h = + 7534.5固体燃料燃烧炉的尺寸计算固体燃料燃烧炉的主要尺寸包括燃膛容积、炉栅(炉排)面积、炉条缝隙及炉栅活截面等.4.5.1 燃料消耗量的计算第一干燥段的燃料消耗量第二干燥段的燃料消耗量第三干燥段的燃料消耗量第四干燥段的燃料消耗量第五干燥段的燃料消耗量每小时所需的燃料量 =10+13+12+10+7 =51kg/h4.5.2 炉膛容积的计算前人经过试验,的除了燃煤炉膛热强度系数(即单位炉膛面积的供热量)和炉栅热强度系数(单位炉栅面积的供热量).根据供热量要求,并参考这些系数可决定炉灶尺寸. (3)炉栅面积的计算 (4)炉栅缝隙的选择及活截面的计算 为了使炉膛内能进入应有的空气量和不使燃料从炉栅缝隙中漏下而造成损失, 炉栅间的缝隙要选择适中,考虑燃料的粒度情况,一般炉栅缝隙为3-15mm.木材和劣质褐煤的活截面积系数为0.28-0.3,而一般烟煤为0.2-0.3,确定炉栅缝隙时,还要注意到通过缝隙的风速为0.3-1.3m/s.(5)炉膛高度的确定上述炉膛容积和炉栅面积确定后,则炉膛的高度按公式:确定,实际值要大于有效值,以保证燃料能在炉膛内充分燃烧.既 4.6 干燥塔主要尺寸的计算根据干燥机的处理量,以及上面计算出的干燥介质体积的消耗量,主要计算塔体干燥室的尺寸,以及选择气槽的形状、个数等:(1)气槽的选择:选用五角形气槽,这种形状的气槽在目前的粮食干燥机中应用的最普遍.它是用两块斜面组成的顶和两块铅垂的侧边多构成,而底是敞开的.层与层之间同样是交错排列,一层进气槽,一层排气槽.进气层的气槽在干燥介质进入的一端是开启的,另一端则是封闭的.排气槽则相反.干燥时,粮食依靠重力自上而下沿气槽间的缝隙移动，干燥介质从进气槽的底部流出,穿过粮层,与粮食进行湿热交换后变成废气,从相邻的上下两层排气槽排出。五角形气槽的顶面的两个斜面和水平面之间的夹角必须大于潮粮的自流角,以确保粮食完全能自由下落,这个夹角通常为53-55。选取的截面尺寸为:宽100毫米,垂直边高65毫米,斜边65毫米,垂直间距200毫米,长1000毫米(2)计算气槽的总横截面积F一条气槽的横界面积用以上尺寸求出: 根据第一干燥段: ,查表得: 根据第二干燥段: ,查表得: 根据第三干燥段: ,查表得: 根据第四干燥段: ,查表得: 根据第五干燥段: ,查表得:塔体内所装五角形气槽的多少,直接影响到干燥塔或干燥室的容积.废气离开排气槽出口截面的风速一般不超过每秒6米.若风速过大,废气将会把粮食从排气槽中带出;若风速数值取得过小,则会增加气槽的数量,从而增加塔体的高度.于是,第一干燥段的废气排出槽的总面积为: 第二干燥段的废气排出槽的总面积为:第三干燥段的废气排出槽的总面积为:第四干燥段的废气排出槽的总面积为: 第五干燥段的废气排出槽的总面积为: (3)计算各段排气槽的条数: 图4-1 排气槽的结构示意图(4)冷却段的计算 塔式干燥机的冷却段内部角状气道及其分布尺寸与干燥段完全相同，这里只需计算所需冷风量及角状气道的层数即可。.冷风量的计算：可利用热平衡近似计算需要的冷风量。冷却过程的热量转变应是：谷物降温放热等与水分蒸发量、冷空气升温吸热及热损失的总和。同样对热损失忽略不计，即 冷却过程蒸发水分的热耗，其中： 一般认为在干燥过程中每公斤谷物水分蒸发热，在本烘干设计中，水稻水分不是很高，可采用。所以， 谷物降温放热的热量计算如下：式中：为冷却前的粮温，=55 为冷却后的粮温，=10 为谷物的比热容，从农业机械手册中图13.4-14查得=2.45kj/（kg）所以，冷却后的废气获得显热式中：排出废气的平均温度， ：大气温度，=5 ：废气比热容一般按干空气的比热容=1kj/kg计算所以 将：592175=163541.7+20 整理得：式中：所以，.角状气道层数的计算(5)气槽在塔体内的排布取每层有9条气槽，则第一干燥段有2层，由于进气槽与排气槽数量相等，且层数也相等，故第一干燥段的总层数为6层；同理第二干燥段的总层数为6层；第三干燥段的层数为6层；第四干燥段的层数为6层；第五干燥段为2层；冷却段的层数为12层。 (6)干燥段和冷却段的高度计算 (7)干燥段与冷却段的容积计算第一干燥段的容积为： 第二干燥段的容积为： 第三干燥段的容积为： 第四干燥段的容积为： 第五干燥段的容积为： 冷却段的容积为： (8)干燥段和冷却室容纳粮食数量的计算要计算干燥室和冷却室所容纳的粮食数量，则应该从塔体的总体积中扣除气槽所占的体积，在根据粮食的容重和所剩余的塔体的体积求出。在塔体内，气槽本身和气槽下部空隙所占有的容积为：式中：第一干燥段：第二干燥段：第三干燥段：第四干燥段：第五干燥段：冷却段：取，则第一干燥段可以容纳粮食的数量为：取，则第二干燥段可以容纳粮食的数量为：取，则第三干燥段可以容纳粮食的数量为：取，则第四干燥段可以容纳粮食的数量为：取，则第五干燥段可以容纳粮食的数量为：取，则冷却段可以容纳粮食的数量为：(9)粮食各段停留的时间第一干燥段的时间：第二干燥段的时间：第三干燥段的时间：第四干燥段的时间：第五干燥段的时间：冷却段的时间：4.7热管换热器的设计计算热管在实现热量传递的过程中，包括相互关联的六个过程：图4-2 热管换热器的原理图(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到液-气分液面；(2)液体在蒸发段内的液-气分界面上蒸发；(3)蒸汽腔内的蒸汽从正气段流到冷凝段；(4)蒸汽在冷凝段内的气-液分界面上凝结;(5)热量从气-液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源;(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段.4.7.1 计算传热量Q选用水为热管工质,管壳材料为20号无缝钢管,翅片材料为低碳钢,翅片与管壳连接方式为高频焊接.这种热管参数为:光管外径=0.032m;热管全长l=2m;热管内径;翅片高度翅片间距=4mm;翅片节距;每米热管长的翅片数.(1)烟气定性温度 翅片查得定性温度下烟气的参数为:定压比热容);密度;导热系数);黏度;普兰德数(2)烟气放出热量