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1设计说明书设计说明书小型稻谷干燥机小型稻谷干燥机风运动提升部分的设风运动提升部分的设计计2小型稻谷干燥机小型稻谷干燥机风运动提升部分的设计风运动提升部分的设计摘要：摘要：稻谷干燥机的运送部分的作用十分重要，而通常稻谷干燥机所采用的是斗式输送，这种方式虽然稳定、经济，但效率太低而且所需空间较大，不利于家庭使用。针对这种情况，风运输送的优点就完美的体现出来。本设计在深入了解风运提升机的研究现状后，根据负压输送原理，计算得出风运提升机的主要的设计参数。在此基础上对风运提升机进行了结构设计，并介绍了常见问题及其防治方法。关键词关键词：气力提升、负压输送、提升机、风运。3Small Rice Dryer -The Design Of Enhancing ByAirAbstract: The rough rice dryer ships the part the function to be very important, what but the usual rough rice dryer uses is the basket transportation, although this way is stable, is economical, but the efficiency is too low moreover needs the space to be big, does not favor the family use. In view of this kind of situation, the wind transports transportations merit on perfectly to manifest.After In-depth understanding of the design wind transported research hoist, transportation in accordance with the principle of negative pressure, wind transported calculated hoist the main design parameters. On the basis of delivery of the wind to hoist the structural design, and introduced the common problems and their prevention and control methods.Keywords : Enhance energy, Vacuum conveyor, Hoist, Wind transported.4目录第一章 绪论 .11.1 国内外现状 .11.2 风运提升机的特点分析 .21.3 本课题研究的目的与意义 .2第二章 提升部分的设计方案论证 .42.1 提升机的分析.42.2 不同方案的制定 .4 2.2.1 方案一.42.2.2 方案二.52.3 上述方案分析和比较.62.4 方案确定.62.5 本章小结.6第三章 提升装置结构设计的计算 .73.1 提升机主要性能指标 .73.2 提升机动力系统的相关计算.73.2.1 输送量 G 的选取.73.2.2 输送风速的选取.73.2.3 浓度比的选取.8 3.2.4 风网阻的计算.83.2.5 风机的选择.93.2.6 输送管道的相关计算.9 3.2.7 输送压力.10 3.2.8 储料桶的相关计算.103.3 本章小结.11第四章气力提升机的结构设计 .124.1 气力提升机的整体结构.124.2 储料桶的结构设计.124.3 盖板的结构设计.134.4 防漏挡板的机构设计.144.5 出料口的结构设计.154.6 本章小结.15第五章气体提升机存在的问题及解决办法 .165.1 动力消耗问题.165.2 管道堵塞问题.165.3 解决方法.17第六章结论 .18致谢 .19参考文献 .21科技论文及翻译 .225第一章第一章 绪论绪论1.11.1 国内外研究概况国内外研究概况 19 世纪初，气力输送技术已被应用于工业领域，当时主要用于港口码头和工厂内的谷物输送。当时的气体压缩技术和输送系统控制水平等客观因素，限制了气力输送技术的发展与应用。在 20 世纪 30 年代初期，气力输送技术已在燃煤发电厂应用于输送锅炉排放的干灰和锅炉炉底渣，但当时发电机组容量较小，输送系统的输送能力低、输送距离短、设备磨损严重、输送系统运行可靠性差，而且当时环境保护意识落后，因此粉煤灰没有作为一种资源加以开发利用。燃煤发电厂均采用以水力除灰系统为主的除灰方式，2限制了气力输送技术的推广和应用。随着国民经济快速发展，燃煤发电厂发电机组的单机容量不断增大，国家对环境保护的要求越来越高，发电厂粉煤灰已作为一种资源被开发利用。20 世纪 70 年代中期，在粉煤灰有了市场需求的条件下，国内有关科研机构和一些设备制造厂开始研究开发气力输送技术及其设备，并在燃煤发电厂中以水力除灰为主，气力除灰系统为辅的条件下，气力除灰、气力除渣系统才被逐步应用。从 20 世纪 80 年代开始，随着我国改革开放的不断深入，国内电力行业在引进整套发电机组中，大多数电厂均采用气力除灰系统，虽然气力除灰系统样式众多，但通过运行实践考核，所有配套引进的气力除灰系统及其设备运行均安全可靠。因此，国内科研机构和设备制造厂在吸收消化引进系统及其设备的基础上，对气力除灰系统逐步实现国产化。另一方面，通过与外资合作，利用国外技术合资生产气力输送系统及其设备。由于发电机组的单机容量不断增大，燃煤发电厂的粉煤灰综合利用需求量不断扩大，在对气力输送系统运行安全可靠性、经济性和环境保护要求严格的情况下，合资国产化气力输送系统及其设备已基本能达到上述要求，并已占有国内燃煤发电厂气力输送系统的主要市场，因此在燃煤发电厂中，气力输送系统已作为主要除灰系统，并逐步取消备用的水力除灰系统或其他备用除灰系统。近二十多年来，浓相气力输送技术发展很快，已在燃煤发电厂气力除灰系统中得到广泛应用。由于燃煤电厂粉煤灰的物理特性，采用浓相气力输送系统具有能降低输送速度、减少磨损、提高输送能力、提高输送灰气比和降低输送单位能耗等优点，因此浓相气力除灰系统应用最为普遍。由于浓相气力输送系统一般在静电除尘器每个灰斗下安装一套发送设备，因此它是静电除尘器灰斗内干灰集中与输送为一体的输送系统；由于在一套输送系统中可以由多个输送单元组成，因此可以适应不同发电机组容量输送干灰的需要。1.21.2 风运提升机的特点分析风运提升机的特点分析(1)负压气力输送系统是利用抽真空设备使输送管道内产生负压进行输送，因此输送系统最大可以利用的压力不大于 01MPa。其输送管道真空度在出口处最低，随着在输送过程中产生的阻力不断升高，人口处真空度最高。由此可见，一条输送管道真空度由低到高是系统的基本特点。(2)由于负压气力输送系统是依靠抽吸作用输送稻谷的，为防止杂质被抽吸到系统内而影响系统正常运行，因此静电除尘器灰斗一般采用定期出灰方式，同时必须保留一定数量的密封料层。(3)由于系统及其设备、管道均处于低于大气压力下运行，因此系统在运行时不会3向外泄漏，工作环境好。(4)负压气力输送系统一条输送管道可以串联多个受体，是连续输送的输送系统，因此系统简单，设备环节少，运行安全可靠。(5)由于装置平面尺寸和空间尺寸均很小，所以便于布置，节省工程投资。(6)负压气力输送系统在输送过程中，稻谷在输送管道内处于悬浮状态下被输送，因此输送管道起始流速必须大于稻谷的悬浮速度。1.31.3 本课题研究的目的与意义本课题研究的目的与意义我国南方地区稻谷收获季节短,收获稻谷的原始水分高,需要及时进行干燥处理的特点, 基于南方高温、高湿气候条件下,高水分含量稻谷需要前期快速处理，既要求稻谷干燥机要具有快速高效的特点。所以稻谷干燥机的运送部分的作用十分重要，而通常稻谷干燥机所采用的是斗式输送，这种方式虽然稳定、经济，但效率太低而且所需空间较大，不利于家庭使用。针对这种情况，风运输送的优点就完美的体现出来。风运输送又称气压输送，是指运用风机（或其他动力设备）使管道内形成一定速度的气流，从而管路内的颗粒上作用力有：颗粒重力、浮力、以及空气阻力。颗粒在重力作用下，降落速度越来越快，同时，导致颗粒受到的空气阻力，也越来越大。最后，当颗粒的重力、浮力和空气阻力三力平衡是，颗粒在空气中以不变的速度做匀速降落，称为颗粒的自由沉降。这时颗粒具有的运动速度称为苦力的沉降速度。根据相对运动的原理，当空气以颗粒的沉降速度自下而上流过颗粒时，颗粒将自由悬浮在气流中，这就是颗粒在垂直管中的悬浮机理。这时的气流速度称为颗粒的悬浮速度，在数值上等于颗粒的沉降速度。如果气流速度进一步提高，大于颗粒的悬浮速度，则在气流中悬浮的颗粒，必将为气流带走，而发生了气流输送。这时的气流速度称气流的输送速度。所以，在垂直管中，气流速度大于颗粒的悬浮速度。这时散粒物料将沿一定的管路从一处输送到另一处。而气压输送中应用最广泛的是负压输送。应用负压气力输送系统技术历史很久，技术成熟可靠。系统输送能力从每小时输送儿口公斤发展到几十吨，浓度比由每公斤空气输送几公斤发展到输送几十公斤，因此对系统及其设备的要求也在不断提高，这是负压气力输送系统不断发展的根本原因。在 20 世纪 70 年代前，国内采用立式受器，蒸汽抽气器等设备组成的负压气力输送系统较为普遍采用，并获得了运行实践经验。但由于该系统存在蒸汽消耗量大，输送能力小，输送浓度低及设备管道磨损严重，系统可靠性差，运行维护成本高等缺点，因此难以适应电力系统迅速发展和对安全可靠生产的严格要求。在 20 世纪 70 年代，由原冶金工业部为上海宝钢自备电厂引进 2x 350MW 机组时，配套提供了负压气力除灰系统及其设备，通过运行实践考核，效果良好；在时隔 5 年后由电力部引进 2x 300MW 机组时，也配套提供负压气力除灰系统及其设备，与此同时，我国华能国际电力开发公司首批引进装机容量均为 250MW 机组的四个发电厂，其中4有三个发电厂均采用负压气力除灰系统。随后很多新建、改建发电厂都设计安装了负压气力除灰系统及其设备，使负压气力除灰系统很快得到发展。由于吸收消化国外技术和设备制造能力跟不上形势发展的需要，系统设计及设备制造均存在一些问题，导致负压气力除灰系统投入运行后，出现系统运行不稳定，系统出力达不到设计要求，设备磨损严重等问题，给发电厂安全生产带来很大困难，因此负压气力除从系统又在电力系统使用受到了限制。从国外引进到国产化负压气力除灰系统，已经过 20 多年的运行实践，在系统设计、设备制造和系统运行均积累了不少经验，因此只要系统设计合理，设备制造质量过关，加强运行维修管理，即使在没有水力除灰系统备用的条件下，负压气力也完全能满足系统安全可靠生产的要求。本设计主要对小型稻谷干燥机-风运动提升装置进行机械结构部分的设计与计算机的绘制。所设计的试验机要满足每小时 0.5 吨的稻谷处理量。本设计要求设计出实现上述要求的较为合理的方案，并进行相关计算。最后对整个试验机进行机械结构设计，用绘图软件绘制整个装置的总装配图、部件装配图及零件图。第二章第二章 小型稻谷干燥机小型稻谷干燥机-风运提升装置的设计方案论证风运提升装置的设计方案论证2.12.1 提升机的整体分析提升机的整体分析 提升机主要组成部分为：进料口、输送管道、储料桶、盖板、风机、可视窗和挡板等组成。对上述各个部分不同的方案进行组合，就可以得到不同的整体设计方案方案。2.22.2 不同设计方案的制定不同设计方案的制定 通过比较，初步定下下面二种方案2.2.12.2.1 设计方案一设计方案一 图 2.1 是方案一的结构简图5 图 2.1 方案一 设计方案一各部分的结构组成及原理分析：（1）组成部分：该方案的机构主要由离心风机、储料桶、机输送管道组成。（2）设计原理：风机（或其他动力设备）使管道内形成一定速度的气流，从而管路内的颗粒上作用力有：颗粒重力、浮力、以及空气阻力。颗粒在重力作用下，降落速度越来越快，同时，导致颗粒受到的空气阻力，也越来越大。最后，当颗粒的重力、浮力和空气阻力三力平衡是，颗粒在空气中以不变的速度做匀速降落，称为颗粒的自由沉降。这时颗粒具有的运动速度称为苦力的沉降速度。根据相对运动的原理，当空气以颗粒的沉降速度自下而上流过颗粒时，颗粒将自由悬浮在气流中，这就是颗粒在垂直管中的悬浮机理。这时的气流速度称为颗粒的悬浮速度，在数值上等于颗粒的沉降速度。如果气流速度进一步提高，大于颗粒的悬浮速度，则在气流中悬浮的颗粒，必将为气流带走，而发生了气流输送。这时的气流速度称气流的输送速度。所以，在垂直管中，气流速度大于颗粒的悬浮速度。这时散粒物料将沿一定的管路从一处输送到另一处。 6图 2.2 颗粒的三力平衡 在实际装置中，由于颗粒之间以及颗粒与管路之间的摩擦和碰撞，管壁附近存在的边界层、弯管、换向器等处因局部阻力而造成的气流不均匀以及重力的影像等因素使得实际所需气流要比理论值大。 2.2.22.2.2 设计方案二设计方案二 图 2.3 是方案的机构简图图 2.3 方案二设计方案二的机构组成及原理分析：（1）组成部分：方案二的主要构件由储料桶体、稻谷出料口、稻谷进料口、输送弯管、输送直管和离心风机等组成。（2）设计原理：方案二的设计原理主要是气压输送中的正压输送。经过干燥后的稻谷经进料口进入输送管道中，这时由离心风机产生的的风力将会使输送管道中的稻谷达到悬浮速度，从而发生定向运动，则在宏观上就达到了输送稻谷的作用。 2.32.3 上述方案的分析和比较上述方案的分析和比较 由上述分析可以得出方案一采用的是气力输送中的负压输送，而方案二中采用的是气力输送进的正压输送。这两种输送方式的特点如下所述：（1）在环境保护方面负压输送的污染要比正压输送的污染少，即使管道漏气也不会导致灰尘飞扬，但在漏填管道上逢下雨天可能会吸入雨水，并降低效率，而正压输送则不会有此情况。（2）负压输送的输送量较小，距离较短而正压输送则输送量大小均可，并且使用7于长距离输送，最长可达 100m 以上。（3）在操作方面负压输送进料比较方便，地位高低可以不受限制，可以连续吸料；而采用正压输送时加料要有一定的高度，进料器结构也比较复杂。（4）负压输送的供气装置在最后，因此风机有漏油现象时不会沾污被送物料，而正压输送有可能沾污物料。（5） 卸料部分负压输送的结构设计要有气密装置和气体净化装置，而正压输送的机构则比较简单。（6）在投资方面负压输送的设备投资比正压输送的投资大。（7）正压输送适用于物料从一处分散到几处的情况，而负压输送则使用从几处输送到一处的情况。2.42.4 设计方案的确定设计方案的确定 由于这次设计的稻谷干燥机主要是供家庭使用，输送的水平距离和垂直距离都比较短，再加上操作方便、维修简单等方面的综合考虑，可以看出方案一是比较合适的，故采用方案一。2.52.5 本章小结本章小结（1）通过几个主要结构部分的不同的方案组合，给出两种不同的提升机总体设计方案；（2）综合分析比较两种方案各自的优缺点；（3）经过比较得到两种方案中较好的一个方案。第三章第三章 提升装置结构设计的计算提升装置结构设计的计算3.13.1 提升机主要性能指标的确定提升机主要性能指标的确定 参考第一章中提升机的参数，结合设计要求，确定改提升机的主要性能指标如下： （1）稻谷的处理量为 0.5 吨/小时； （2）提升机进料口压强应不大于 0.1MPa； （3）输送的垂直距离为 0.6 米；8 ( 4 )输送的水平距离为 0.634 米。3.23.2 提升机动力系统的相关计算提升机动力系统的相关计算气力输送主要参数选择。气力输送主要参数包括输送量、输送风速和浓度比。气力输送主要参数选择是否合理，直接影响着气力输送的稳定性、电耗大小等。因此，选择经济合理气力输送主要参数，是稀相气力输送装置设计计算的关键。3.2.13.2.1 输送量输送量 G G 的选取的选取料管中输送量一般是由工艺过程决定的，但在生产过程中还应考虑工艺上的原因，如原料品质变化，水分含量的高低，操作指标的改变等可能引起流量变化。为了输送安全，作为网络设计一句的输送量应当是在生产中可以遇到的最大，即考虑了一定的储备系数的输送量：GaG算式中 理论输送量，t/h算G a储备系数实际输送量，t/hG对于其中储备系数 a 值的大小，不仅与物料性质有关，且与输送量大小有关。输送量大的 a 应取小值，反之取大值。因为，输送量大的，虽然 a 值不大，但增加的保险输送量（a-1）G 却较大，输送安全。考虑到所设计的稻谷干燥机主要应用于家庭故输送量取 G=0.5 吨/小时，G 算=0.5 吨/小时。3.2.23.2.2 输送风速的选取输送风速的选取料管中风速大小，与物料的悬浮速度大小有关，而悬浮速度大小与物料的比重、粒度大小和输送浓度有关。物料的比重大、粒度大的悬浮速度打，反之悬浮速度小。浓度比大的，则物料颗粒间摩擦、碰撞机会就多，自由沉降速度减小，悬浮速度也减小；即悬浮速度与浓度比成反比。因此，在选取料管风速时既要考虑物料性质，又要考虑输送浓度。查阅相关资料得到稻谷的悬浮速度是 v=9.811m/s。而由于风速应为稻谷悬浮速度的二倍。所以，取风速V=2*v=19.6-22m/s 式中 v稻谷的悬浮速度，m/s V风速，m/s 考虑到要是稻谷干燥机整体功率消耗尽可能地低，所以取计算所得速度的下限，既 V=19.6m/s3.2.33.2.3 浓度比浓度比的选取的选取 查阅相关资料可知，输送浓度的关系式为： 9 =G/G 气=G 料/rq 式中 浓度比 G 气风量所以， 越大，所需风量就越小。又由式： Q 风机=HQ/1000*3600* 式中 Q 风机风机风量 H阻力损失可知，浓度增大，虽然阻力损失 H 增大，但风量减少很多，动力消耗仍会有所降低。因此，浓度比大小选择是否适当，直接影响了输送网路的稳定性及运行的经济性。另外，为了保证风机能在较高效率点工作，选用的浓度比要使网路的风量与阻力和风机的风量及阻力相适应。查阅相关文献后，发现目前米厂输送稻谷是浓度比一般取2.55.所以最后校核后的浓度比应该在这个范围内。3.2.43.2.4 风网阻力计算风网阻力计算 气力输送网路阻力损失包括 H 物和 H 管两部分，其中直接用于护送物料的阻力损失为： H 物=H 机+H 弯+H 摩+H 变+H 升+H 卸 在该计算公式中，相当一部分是采用试验数据和近似公式计算的结果。例如： H 弯=RL（1+K）式中的 K 是由近似公式计算得来的，且 K 粗与 K 加并没有统一的划分界限。物料性质选择不同，得出的 K 值就不同，最后计算的 H 摩就不同。再如： H 变=)1 (2弯Kgrv 式中的 K 弯与物料的性质、弯头的参数及弯头在空间中布置形式有关，是一个估计值。 从以上例子可以看出，各项阻力计算都包含有认为选择误差在内。因此，整个网路阻力损失计算的结果只能是近似的，只要在选择风机时在增加 10%的压损储备就可以了。3.2.53.2.5 风机的选择风机的选择 离心通风机，是整个气力输送系统工作的心脏，必须进行认真计算、实测和选择。用于气力输送的风机主要有 6-30，6-23，9-19 和 9-26 等类型。其中最常用的是 6-23型风机。查阅相关资料得到其特性曲线如下图所示： 10图 3.1 风机的型号 可以知道：该风机风量为 P=1500 立方米/时风容量为 1.2； 所以此时，在 2.55 的范围内，故在浓度比方面是符合要求的。78. 22 . 1150050003.2.63.2.6 输送管道相关参数计算输送管道相关参数计算（1）直管内径和外径的计算 和tAPVAd42 式中 A输送管道的横截面积，m2 t=1h=3600s d输送管道的内径 可以得出mtVPd071. 014. 3360015006 .1944 即管径为 71mm。由于输送管道 mm 的黑铁皮卷制而成，故其外径为 mmdD754712211（2）弯管内径、外径和弯管处半径的计算由于在实际使用中弯管是与直管相配合的，此外对弯管内径和外径没有特殊要求，所以取弯管的内径和外径与直管相同。即弯管的内径取 71mm 同样弯管的外径取75mm。 通过查阅相关资料得到，弯管处半径 R 应满足 RmmD5 .97753 . 13 . 1为了加工方便取弯管处半径 R 为计算结果的近似值 R=100mm。3.2.73.2.7 输送压力输送压力由于风机是已定的，所以输送压力也已决定，至于管道摩擦阻力，进料器、分离器、物料提升压降的总阻力，都是通过实际使用决定的。世界使用中如果压力不够可以通过缩短管道长度或者增加整压器加以补偿。 3.2.83.2.8 储料桶的相关计算储料桶的相关计算由于从进料口进入的稻谷是刚经过加热干燥的稻谷，所以在入仓前需要使其温度降低，从而确保稻谷在仓库储藏的安全性。于是稻谷需要在储料桶中停留一段时间才能进仓。所以只有当储料桶的稻谷量达到一定数量时才能把出料口处的插板打开将储料桶中的稻谷放出，然后入仓。那么对储料桶的尺寸就会有所要求。通过查阅相关文献资料和基本计算得到以下结果： 桶体部分总高为 H=1250mm 、桶体部分内径为 d=500mm、桶体进料管内径为 71mm、桶体进料管外径为 75mm、可视窗尺寸为是窗口 120、出料口高为 100mm、出料口120直径为 120mm。3.23.2 本章小结本章小结（1）根据相关资料，确定提升机的主要性能指标。（2）分别对风机、储料桶、输送管道等构件进行相关计算，进行结构设计和相应的强度校核。12第四章第四章 气力提升机的结构设计气力提升机的结构设计4.14.1 气力提升机的整体结构气力提升机的整体结构气力提升机机用 ProE 做出的三维装配图的整体外观效果如图 4.1 所示。13图 4.1 风云动提升机4.24.2 储料桶的结构设计储料桶的结构设计储料桶的主要作用是使经过干燥后的稻谷在入仓后经过冷却，使得其温度达到仓储条件，确保稻谷的储存安全。储料桶的设计图见图 4.214图 4.2 储料桶图 4.3 可视窗为了能实时观察到储料桶内的稻谷量，必须设计一视窗口。视窗口的设计如图 4.3所示4.34.3 盖板的结构设计盖板的结构设计盖板的主要作用有两个一是对密封桶体，二是连接离心风机。图 4.4 是盖板的机构。15图 4.4 盖板4.44.4 防漏挡板的结构设计防漏挡板的结构设计 由于气力提升机主要是采用管道内不同点的压强差，是稻谷受力达到悬浮速度，进行定向云顿的机构。所以容易将提升到储料桶进口处的稻谷吸入到离心风机中损伤离心风机。如果在储料桶内设置一挡板就可以有效的解决这一问题。防漏挡板的结构如图 4.5 所示。图 4.5 防漏板防漏挡板两边的孔是用来将其固定在储料桶的桶体中，而防漏挡板之所以做成之字形是由于桶体中的气流流动情况是十分复杂的，做成之字形可以有效的降低稻谷撞在挡板上对稻谷所造成的伤害。图 4.6 防漏挡板与桶体的装配关系。4.54.5 出料口的结构设计出料口的结构设计出料口的主要作用是将经过冷却的的稻谷装袋或者进仓。由于要能控制出料口的开和关，所以在出料口设置一个插板，档需要装袋时将插板拔出。而当需要关闭时只要将插板合上就可以了。图 4.7 是出料口插板的结构16 图 4.7 防漏板4.64.6 本章小结本章小结（1）分别对储料桶、盖板、挡板、可视窗等零部件进行结构设计。（2）对提升机的部分零件和结构给出三维图形。（3）将总体装配图用三维图形表示。第五章第五章 气力提升机存在的问题及解决方法气力提升机存在的问题及解决方法气力输送除了有第一章中提到的优点外，还存在一些缺点，所以必须找出这些缺点，并提出相应的解决方案。5.15.1 动力消耗问题动力消耗问题动力消耗的主要指标是一动力指数来衡量的。动力指数（米）（时）吨（瓦）1)(tGNK17其中而 P（风机的压力 公斤/平方米）一定要大于各部分压降)(3600102瓦QPN之和，而各部分压降都与风俗 V 的平方成正比，所以与 N 成正比。V3另外）（trGQM/10003其中 r=风的容量、G=物料重量、=浓度比。将带入 K 得)(3600102瓦QPNGQPK3600102再将带入得可以看出。即rGQ100036001021000rGGPK36102rPK1KK 与浓度比成反比。所以如何提高浓度比和降低风俗到最低底线是减少动力消耗的主要课题。另外，K 与 P 成正比即要尽可能地减少各部件阻力，以减少压力损失。 但由于物料水分有多少，聊性黏度变化，所以 K 还不是最稳定，加上管道损漏，G有所下降，所以经过查阅相关资料和结合实际情况取 K。065. 05.25.2 管道堵塞问题管道堵塞问题 在气力输送中，管道堵塞是最常见而又不易解决的问题。许多单位就是由于堵塞问题而放弃气力输送。造成管道堵塞的原因有下列两种： （1）管道粘料：产生的原因很多，由于在弯管的地方由于稻谷在壁上撞击造成粘附，随着试件增加，管道直径变小而堵塞；也有因管道在室外露天输送，稻谷是热的，管内产生冷凝水使稻谷的粘附能力增强而堵塞。再者就是制造精度低，弯管处焊粉粗糙造成堵塞，这种管径缩小现象，如不及时处理，试件一久稻谷在壁内形成一层层坚硬的硬壳，非把管道拆下拆除才可。 （2）物料与空气混合状态不良：这种情况造成的原因有设计上的，也有操作上的。由于设计不周，管道过长。摩擦阻力大，或进料太多，即浓度比过高，都会造成堵塞。设备使用年久，管道岔道；卸料器漏气；物料中有大块杂质也是堵塞的原因。 5.35.3 解决方法解决方法（1）在降低动力消耗方面，采用较低的风速（用改变风管直径进行调速）。但遇到稻谷淑芬升高时就会降低生产效率甚至造成堵塞，所以必须严格控制稻谷水分。 18（2）经常检查管道、卸料器、进料口有无漏气。如果发现要及时修理。（3）操作人员必须遵守操作制度，加料量不得任意增加。（4）万一有大块杂质或异物进入管道形成堵塞，必须停止加料。继续鼓风使稻谷逐渐少量前进，直至畅通后继续进料。（5）每班工作完毕后，在进料口防水，并鼓风使水在管道内前进，清洗直至出水清为止，但这种方法必须待管道干后再可进料。 （6）通洗管道还可以采用钢丝球清洗，先将绳吹出管道，然后一边进风，一边拉动钢丝球来回清洗。 （7）如果有空压机可以在容易堵塞的地方装设增压器，解决堵塞问题。第六章第六章 结论结论小型稻谷干燥机风运提升机是进行稻谷提升的有效设备，广泛运用于粮食生产和加工中，是当代农业生产加工的的必备设备。因此本文对小型稻谷干燥机风运提升机的原理和结构进行介绍，给出了提升机的基本参数，并对提升机的机械结构部分进行了相关设计、计算和计算机三维仿真，为提升机的设计和实际制作提供了一定的依据和参考。该设计在满足设计要求的前提下，力求结构简单，制造成本低廉，没有一味地追求高精度，适合进行实际的生产。设计中采用了较为简单的方法实现了相同的功能，例如在提升机理的选择上没有选择用离心风机吹送的方法，而是应用了离心风机抽送的方法。这是由于离心机抽送采用的是负压输送，在短距输送中比正压输送高效可行，19并且可以简化结构，降低成本，制造、安装、维修都大为简化。该设计只是针对提升机的机械结构部分进行了相关的设计计算和仿真，而电气控制系统和检测系统还需要进一步的补充。参考文献参考文献1韦公远， 粮食加工长气力输送有关问题探讨。辽宁省辽中县粮食储备库，辽中 1102002毛海敏，吕国军。输送易碎粮食专用提升机的设计和应用。北京东方孚德技术发展中心，北京 100037；3赵学敬，论粉间气力输送的多变设计与风网优化特色。 河南工业大学 4500524关于提高粉间风运效能的几点体会。 北京市粮油工业公司205正压气力输送装置。 上海酿造七厂6付捷，罗钢 ，王瑛 ，刘木华，5HNG 一 1 5 型农用组合式谷物干燥机的研制与试验。 西省农业机械研究所 ，江西农业大学工学院。7衣淑娟，匡丽红，邓树辉，5HSY 一 1 型谷物干燥机的研制。黑龙江八一农垦大学黑龙江 密山 1583088符福存 ，刘守印，蒋年武，陈延庆，斗式提升机自动采样装置的研制和应用 。兖矿集团兴隆庄煤矿 选煤厂，山东 兖州 2721o9何锦风，军用食品包装的发展趋势【J12002】。10葛文光，新版方便食品配方【M】北京：中国轻工业出版社，2002 年。11易金生，方便食品新工艺的研究【J】_食品科技。12熊善柏，干燥方法对方便米饭品质的影响【J】食品科学, 1997，(18)。13陈正宏，干燥工艺对 d 一米饭品质的影响【J】。食品科学,1997,(19)。14熊善柏，方便米饭生产工艺研究【J】。粮食与饲料工业 ，1995，(10)。15崔桂友，米饭的挥发性成分研究综述明食品科学，1995，(9)。16王志杰 ,田毫海,李德辜 ,束来田 ,丁元贺 ,程卫糸 ， 谷物烘干机基本参数的设计计算。17孙文学，刘林，周新桐，王东峰，交叉式顺逆流谷物干燥机。龙江省庆安县同乐粮库152400。18舒服华 ，周三爱，面粉厂斗式提升机生产率影响因素分析。武汉理工大学 湖北武汉 430074。19夏吉庆 ，韩豹 ，周德春，我国大型连续式谷物干燥机现状及发展趋势。1东北农业大学工程学院 ，哈尔滨 150030；2黑龙江省教育学院。20何金榜 ,李宝珍，我国谷物干燥机的现状及发展趋势。中国农机院收获加工所。21致谢致谢 本次设计是在尊敬的周后明老师的悉心指导和严格要求下完成的，导师渊博的知识、严谨的治学态度、高度的责任心以及严于律己、待人诚恳的思想品德深深的影响着我，这不仅使我顺利的完成了本次设计，而且也将成为使我受益终生的宝贵财富。从课题的选择到完成，周老师都始终给予我耐心细致的指导和不懈的支持，在此谨向周老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。22 在完成论文的过程中，还得到了机械工程学院多位老师的指导和建议，同时也得到了谭理想、肖威红、赵缙等同学的热情帮助和鼓励，对此，表示深深的感谢和衷心的祝福。科技论文及翻译科技论文及翻译Experiment research on grain drying process in the heat pump assisted fluidized bedsJing Yang，Li Wang，FiXiang，Lige Tong，andHua Su MechanicEngineering 23School，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，ChinaAbstract：A heat pump assisted fluidized bed grain drying experimental system was developedBased on this systema serial of experiments was performed under four kinds of air cycle conditionsAccording to the experimental analysis，an appropriate drying mediumair cycle for the heat pump assisted fluidized bed drying equipment was decidedwhich is difierent from the commonly usedheat pump assisted drying systemThe experimental results concerning the drying operation perform ance of the new system show that the averaged coefi cient of perform ance fCOP1 can reach more than 25The economical evaluation was perform ed and the power consumption for removing a kilogram water from grains was about 0485 kWhkg(H，0)，which shows its reasonable commercialefi ciency and great application potentiality in future markeKey words：heat pump，fluidized bed，grain，drying，air recycle1 IntroductionNowadays there 1s an urgent need for the development of high capacity and high quality grain drying equipment in the agriculture of China1As the society and agriculture develop quickly，it is of important practical value to develop the efi cient，energy saving， nonpollution and even movable drying equipment to match the mechanization harvestry 2Traditional methods of drying involve the direct combustion of fossil fuel together with controlled ventilationSuch methods are obviously ineficient，with efficiencies never exceeding 20 ，not to mention the fact that expensive primary energy is depleted only to produce low grade heat3The traditional drying methods have been prevailing domestically up to now,not only for grain drying，but also for other matedals such as wood，cement，ceramics and medicine etcAs the power supply structure improved greatly by the hydropower and nuclear power development policy of the government of China，the research on the heat pump assisted drying system is of special meanings，due to the fact that a portion of power usually can supply more than 2 portions of heat energy for drying by using a heat pumpRecently there are quite a few scholars48findin their interests in heat pump assisted drying area and the great potentiality in future for heat pump applications in drying areaHowever the researches9，1 0mostly concentrate on the low temperature heat pump with the hot medium temperature lower than 55。CThere was still a blank in the high 24temperature heat pump assisted drying system with temperatures above 70。C and especially for the system with grain drying and heat pump working together,which is the great motivation of the present paperBesides the gassolid fluidized beds have obtained widely applications in drying area with so obvious advantages such as high gassolid contact surface，high heat and mass transferrates，easy to be mechanically operated，usually with great continuous production capability and high quality of drying due to its uniform temperature field11，121This paper combined the both advantages of heat pump and fluidized bed to develop a new type of graindrying experimental systemBased on this system，aserial of experiments was perform ed under different conditionsAccording to the experimental analysis，an appropriate drying mediumair cycle for the new type heat pump assisted fluidized bed drying equipment was decidedwhich is different from the traditional heat pump assisted drying systemTh e research results also show the optimistic future and the potential market competition ability of this new equipment2 Experiment In a drying system with a heat pump and a fluidized bed togetherthere are three material flows：the grain flow，the refrigerant flow and the dry ing mediumAir flowThis air flow relates the grain flow to be dried and the refrigerant flow of the heat pump together and become the medium transferring the moisture and heat between the both，in which the flow ratetemperaturevelocitv and humidity of the air influence the working condition of the heat pump，whereas the working condition of the heat pump also afects the temperature and humi dity of the air and further influences the drying processHere the air circulation jn the systemis vital not only to the working performance of the heat pump and the dry ing process but also to the final structure of the whole equipmentHence the experimental system was designed as shown in figure 1which includes mainly four parts：fluidized bed drying room，heat pump，tube connection and several valves25This system can realize four types of air circulation by adjusting difierent valvesType one：close valves 1，2，4，5 and open valves 3，6，7，in which the air discharged from the fluidized bed flows only through the evaporator of the heat pump and then the condenser where it is heated and finally into the fluidized bedperforming a close circuit circulationType two：close valves 2，3，6 and open valves 1，4，5，7，in which the air discharged from the fluidized bed flows directly through the condenser and then into the fluidized bedperformi ng a close circulation，and the air from circumstance flows through the evaporator of the heat pumpType 3：close valves 1，3，5 and open valves 2，4，6，7，in which the air discharged from the fluidized bed flows completely through the evaporator and then into the ambientwhereas the ambient air is absorbed through the condenser by the ventilator and then flows into the fluidized bedperforming an open circulationType 4：open all the valves and adjusting their turndown ratioin which the air discharged from the fluidized bed splits into two parts，one mixing with some ambient air flows into the evaporator and then into the ambient，the other mi xing with the ambient air flows into the condenser and then into the fluidized bed，performing an half close and half open air circulation3 Parameter measurements and principlesIn this experiment，the parameters need to be measured are the temperatures at the inlet and the outlet of the fluidized bed and the evaporator and the condenser,the flow 26quantities of the air through the evaporator，the condenser and the fluidized bed respectively，the high and the low pressures of the refrigerantAll the temperature measurements adopted digital temperature sensors which were calibrated by the liquid in the glass therm ometer from 0 to l 00。CThe hot spherical wind velocity meter was used to measure the flow velocity and then to get the flow quantityThe power of the compressor was calculated based on its phase current measured by a multimeterThe refrigerant pressures were measured by elastic tube manometersThe performance parameters of the system can be calculated based on these measured parameters by following formulaeThe air flow quantity：v=(u/N) A3600,m3/h；The refrigerating output from the evaporator：Qe=VcairC（toe-tie）/3600,KW ；The heating output from the condenser：Qe=VcairC（toe-tie）/3600,KW；The compressor power：P=3IpVp=(I1+I2+I3)220/1000,KW；The coeficient of the performance(COP)of theheat pump：COP=QC/PThe flow rate of refrigerant：X=cP/W,kg/s The theoretical refrigerating output from the evaporator：LQe=Xqe,KW；The theoretical heating output from the condenserLQc=xqc, KW；The theoretical coefi cient of the performance ofthe heat pump：LCOP= LQc/pHere the theoretical cycle refers to the ideal thermodynamic cycle corresponding to the high and low pressures measured in the experiment4 Experimental results and analysis41 Efects of air circulation typeIn order to get the effect from different air circulations on the drying process，we 27conducted four types of air circulation experimentskeeping all the other conditions the same，such as the air flow quantity and the inlet temperatures etcand found that the temperature at the inlet of the fluidized bed is the highest in type 2，that in type l is the lowest and that in type 3 is slightly higher than that in type l，that in type 4 is between that in types 2 and 3This is because in type 2，the air circulates only through the condenser and the heat wasted is comparatively small resulting in the high temperature at the outlet of the condenserThe humidity of the air at the inlet of the fluidized bed was also higher，since the air discharged from the fluidized bed did not remove its moistureHowever,in fact the connection tube was not closely sealed，therefore there was some fresh air from ambient flowed into the condenserThat is like such a circulation：close valves 36 and open all the other valvesin which the air discharged from the fluidized bed，mi xing with the ambient air flowed through the condenser and then into the fluidized bed，meanwhile some air from the fluidized bed flowed into the ambient through the interspacebetween the fluidized bed and its blastcapIn this experiment system1 0一20 fresh air was estimated mi xing into the flow in air circulation between the condenser and the fluidized bedHence type 2 with a certain fresh air ratio can be chosen as the best air circulation used in the following experiments42 Efects of air flow quantity through the evaporator Two experiments were performedIn one experiment1 00 k2 grains were put into the fluidized bed with a moisture of about 25 fits denominator contains no water)，and then the system was started and the airflow through the evaporator was kept relatively low at about 500 m hThe performances of the heat pump are shown in figures 2-4In the other experiment，the system was started firstly and the airflow through the evaporator was kept high at about 2500 m3h after the temperature at the outlet of the condenser reached about 70。C 100 kg grains with a moisture of 27 were put into the fluidized bedThe heat pump performances are shown in figures 5-7The air flow through the condenser is about the sameof 1 650 m3h for both experiments28Figure 2 Pressure variation of the refrigerant in the dry ing process at v=soo mahFigure 3 Performance of the heat pump in the drying process at v=5oo mahFigure 4 COPoftheheatpump atv=5ooIll3，l129Figure 5 Pressure variation of the refrigerant in the drying process at v=25oo mahIn figures 3，4 and 6，7，the theoretical results are all calculated from the ideal refrigeration circulation respectively coresponding to the high and low pres。sures of the refrigerant in figures 2 and 5The comparison between figures 3 and 6 shows that the heat output from the condenser greatly increases by in creasing the air flow through the evaporator and the COP is much closer to the idea1 value in figure 7 than that in figure 4Thus the airflow quantity through the evaporator is very important to the performance of the heat pumpIn fact，the growing of the air flow quantity through the evaporator greatly enhances the heat transfer rate between the air and the surface of the evaporator resulting the worldng medium in it absorb more heat at the same temperature differenceTh e theoretical analysis also show that as the airflow increases further,the heat absorbed by the evaporator will reach its peak and then level offFigure 6 Performance of the heat pump in the drying process atv,=25oom3h30Figure 7 COP of the heat pump at v=2soo m3h43 Drying process of the heat pump assisted fluidized bed grain dryerFigure 8 shows the temperature variations at the inlet and the outlet of the fluidized bed during the drying process under the same condition to the experiment at Ve=2500 m hIt shows that both the temperatures rise gradually with timeAt such temperature variation，the wheat drying process is shown in figure 9，which displays the wet moisture(the fraction of the water quantity contained in the grains to its total quantity)and dry moisture(the fraction of the water quantity contained in the grains to its absolute dry quantity)variations of wheat wifh drying timeW e can see that it takes about 60 min for the wheat to drv from a wet moisture of 21-3 to 13 Figure 8 Temperature variations at the inlet and outlet of the fluidized bed during the drying process at v,=2500m3h31Figure 9 W heat moisture variations during the dry ingprocess at v,=2500 m3h44 Economical evaluationThe factors afecting the commercial eficiency of the drying system are the drying time，the COP and power consumption of the heat pumpHowever the drying time mainly depends on the air temperature at the inlet of the fluidized bedIn order to analyze the com ercial efficiency of the systemwe assume that the wheat is continuously dried bv the system as it was done by the most dryers in industry，the temperature at the inlet of the fluidized bed is about 70。C which wasobtained in the experimentIn such assumptions，we can obtain that the drying time needed for wheat to dry from its wet moisture of 20 t0 13 is about 35min，which is deduced from another experiment2and will not be presented hereAccording to the known parameters mentioned above and the heatpump power consumption in figure 6，including the blower power consumption in the system，the averaged power consumption of the system is gotten (about 55 kW)during the drying processConsidering the capability of the fluidized bed is about 100 kg，we can conclude its totally power consumption per unit grain output is about 00321 kW hkg or that per unitwater removed from the grain is 0458 kW hkg(H20)5 Conclusions(1)Th e appropriate air cycle for drying grain is that the air discharged from the fluidized bed directly flows into the condenser of the heat pump with 10 一20 flesh air where it is heated and then flows into the fluidized bed to form a circulation(2)The airflow through the evaporator is very important to the perform ance of the heat 32pumpThe higher the flow quantity，the beaer the perform ance ofthe heat pump(3)Th e economical evaluation shows that if the system working at continuous state，its power consumption for removing a kilogram water from the grains is about 0485 kWhkg(H2O)and shows great potentiality in the future marketNomenclatureV,Ve,Vc:Th e flow quantities for the fluidized bed，the evaporator and the condenser,respectively；u:The air velocity at the measured pointms；N:Th e number of the measured points；A：Th e tube across area，m ；Qe,Qc:Th e refrigerating and heating outputs of the heat pump，kW ；rair:Th e air density，kgm ；C:Th e air specific heat capacity，kJ(kg。c)；toe,tie:Th e temperatures at the inlet and the outlet of the evaporator，。C：toc,tic:Th e temperatures at the inlet and the outlet of the condenser,。C：Ip:Th e averaged phase current of the compressor,A;Vp:Th e phase voltage，V；X：Th e mass flow rate of refrigerantkgs；c：Th e compressor efficiency，about 09 here；W：Th e theoretical compressor work per unit masskJkg；LQe,LQc: Th e theoretical refrigerating and heating output of the heat pump，kW ；qe,qc:Th e refrigerating and heating outputs from theoretical cycle per unit mass refrigerant，kJkg；COP,LCOP:Th e practical and theoretical coefficients of the perform ance of the heat pumpReferences1XHZhu and WCGuo，The situation and development of the grain drying equipment in our countryJI AgricFood Mach(in Chinese)，No4，1998，P2332JYang and LWang，Heat Pump Assisted Fluidized Bed Grain Drying Technology Research (in Chinese) R，Technical Report Submitted to Educational 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Su摘要：摘要：一种热泵辅助流动床谷物干燥实验系统已经开发。基于这系统，在四种不同的空气周期条件下进行了一系列的实验。根据实验分析，为热泵辅助流动床烘干设备制定了一个适当的干燥空气介质循环，它完全不同于普通使用的带有烘干系统的热泵。关于新系统的烘干操作系统性能的实验结果表明：平均性能系数超过2.5。进行经济评估，从谷粒中去除一千克水的消耗能量大约是0.485kw.h/kg，它显示合理的经济效益和在在未来的市场上有着巨大应用潜力。关键字：关键字：热泵，流化床，谷物，烘干，空气循环1.1.引言引言现在，在中国农业里急需发展高容量和高质量的谷粒烘干设备1.随着社会和农业快速地发展，为了匹配机械化收割，提高效率、节能、不污染和甚至可移动的烘干设备有着重要的实际价值2。传统的烘干方法涉及到连同控制空气流通的直接石化燃气的消耗。这种方法的效率明显不高，效率从来不超过20%，更不用说：昂贵的基本能量大大减少，它仅仅来生产低阶段的热量3。到目前为止，传统的烘干方法在国内很流行，不仅为谷粒烘干而且为其它材料例如木材、水泥、陶瓷和药等等。因为中国政府氢能和核能的发展政策大大地提高了电源结构，关于带有热系统的热泵研究具有特殊的意义，由于一部分动力通常能提供大于2%由热泵烘干的热能量。近来相当多的学者4-8对促进干旱地区的热泵有兴趣并且发现：在干旱地区热泵在未来具有很大的应用潜力。然而，研究者9,10大部分关注低于55适中的温度的低温热泵。对带有温度超过70烘干系统的热泵仍然是一片空白，尤其是带有谷物烘干和热泵一起工作的系统，它对目前的论文具有很大的动力。除此之外，由于它具有明显地优势例如数量大地气固接触面、高的热量、质量转移率、容易机械操作、由于它有一致的温度通常有着连续产量能力和高的烘干质量，气固流化床在干旱地区获得广泛地应用11，12.论文结合热泵和流化床两者优势发展了一种新的烘干实验系统。基于这种系统，在不同的条件下执行了一系列的实验。根据实验分析，执行了为带有流化床的烘干设备的一种适中的烘干的中等空气周期，它完全不同于带有烘干系统的传统热泵。研究结果也表明：未来很乐观并且这种新设备具有市场竞争潜力。2 2实验实验35在有热泵和流化床的烘干系统里，有三种材料流动：谷物流动，制冷流动，烘干适中空气流动。空气流动把谷物流动和热泵的制冷流动联系在一起并且变成两者之间转移湿度和热度的工具，流速、温度和空气的速度和湿度影响热泵的工作条件，然而热泵的工作条件也影响空气的速度和湿度并且进一步影响烘干过程。在这一点上系统的空气流通是至关重要的，不仅对热泵的工作性能和烘干有影响而且对整个设备最终结构有影响。因此按照图一设计了实验系统，它主要包括了四部分：流化床烘干室、热泵、管联接和几个阀门。图一：带有热泵辅助流化床谷物烘干实验系统的电路原理图这系统通过调整不同的阀门能实现四种类型的空气流通。类型一：关闭阀门1，2，4，5同时打开阀门3，6，7，从流化床释放的空气仅仅通过热泵的蒸发器然后通过它被加热的冷凝器最终流入流化床，它叫闭合的电路循环。类型二：关闭阀门2，3，6同时打开阀门1，4，5，7，从流化床释放的空气直接通过蒸发器然后流向流化床。它叫闭合循环。类型三：关闭1，3，5同时打开2，4，6，7，从流化床释放的空气完全通过蒸发器然后流进周围的空气，然而通过通风设备周围空气被冷凝器吸收然后流入流化床。它叫开放循环。类型四：打开所有的阀门并且调整降低的比率，从流化床释放的空气分成两部分，混合着周围空气的一部分流入蒸发器然后流入周围空气；混合周围空气的另一部分流入冷凝器然后流入流化床，它叫半闭半开的空气循环。3 3参数测量和公式参数测量和公式 在这个实验中，必须测量的参数：流化床、蒸发器和冷凝器的出口和进口的温度，通过蒸发器、冷凝器和流化床各自的流动空气的数量，制冷剂的高压和低压。所有温度测量采纳数字温度传感器，它是从0到100通过液体用玻璃温度计来校准的。热的球形风速仪表被用来测量流速然后得到流数量。基于外用表测量的阶段气流来测量压气机的动力。用弹性管压力计测量制冷压力。通过下列公式这些测量参数可以计算系统的性能参数。空气流数： v=(u/N) A3600,m3/h36来自蒸发器的制冷输出功率： Qe=VcairC（toe-tie）/3600,KW来自冷凝器的热输出功率： Qc= VcairC（toc-tic）/3600,KW压缩机功率：P=3IpVp=(I1+I2+I3)220/1000,KW热泵的性能指数：COP=QC/P;制冷剂的流量：X=c