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油菜籽
烘干机
结构设计
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油菜籽烘干机结构设计,油菜籽,烘干机,结构设计
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湖湖南南农农业业大大学学工工学学院院全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计油菜籽烘干机结构设计油菜籽烘干机结构设计THE DESIGN OF RAPESEED DRYER STRUCTURE学生姓名学生姓名： 熊文广熊文广学学 号：号： 200940615115200940615115年级专业及班级：年级专业及班级：20092009 级农业机械化及其自级农业机械化及其自 动化动化(1)(1)班班指导老师及职称：指导老师及职称： 吴明亮吴明亮 教授教授学学 部：部： 工学院工学院湖南长沙提交日期：2013 年 5 月湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录 摘 要： .1 关键词： .1 1 前言.3 1.1 油菜籽烘干机的研究目的和意义.3 1.2 国内外研究现状.3 1.2.1 国内研究现状.3 1.3 本次油菜烘机械的设计要求、烘干工艺要求及工作原理.6 1.3.1 设计要求.6 2 总体设计方案的确定.7 2.1 设计任务分析.7 2.1.1 设计要求.7 2.1.2 任务分析 .7 2.2 总体方案的设计.7 2.2.1 机架的设计.7 2.2.2 电机的选型.9 2.3 定加热烘干方式.9 3 轴设计与校核计算.11 3.1 轴的设计尺寸.11 3.1.1 轴的工作环境.11 3.1.2 轴的选材.11 3.1.3 轴的结构造型.11 3.2 轴的强度校核.12 3.2.1 曲应力校核.131 3.2.2 疲劳强度校核.12 3.2.3 静校核计算.13 3.2.4 临界转速计算.14 4 传动系统.16 4.1 传动比设计.16 4.2 链轮设计.16 4.2.1 链轮的选型.16 4.2.2 链轮齿数及设计功率.16 5 物料回流设计.17 5.1 物料回流的必要性.17 5.2 油菜籽周向流动分析.17 6 油菜籽烘干机械发热箱体的干燥温度和温度可调节的范围.18 7 确定鼓风机的功率和风速可调节的范围.18 7.1 计算确定滚筒的通风量.18 7.2 如何确定风压强和风机功率 .18 8 结论.20 9 结束语.19 参考文献 .20 致 谢 . 212油菜籽烘干机结构设计油菜籽烘干机结构设计学 生：熊文广指导老师：吴明亮(湖南农业大学工学院，长沙 410128)摘 要：本毕业设计目的在于研制一台油菜籽烘干机，设计说明书论述了烘干机机械机构、干燥原理、干燥工艺，各指标参数，本机械制作的目的是测试油菜籽的最佳烘烤温度和时间，使用方便。能够高效率且均匀的将油菜籽烘干，每小时100千克左右。油菜籽的直径1到3毫米不等,干燥时要让堆积在一起的油菜籽充分的与干燥热气流接触。直到油菜籽的含水率降到9%以下。按照干燥动力学要求进行干燥效率计算，确定烘干机结构尺寸，风速，干燥温度的参数计算。设计说明概括了此油菜籽烘干机机械的烘干原理、构造、性能参数及力学校核，烘干的方案、过程、此次油菜籽烘干机的创新点，短筒物料循环，热能循环。关键词：油菜籽；烘干机；设计；The Design Of Rapeseed Dryer StructureStudent:Xiong WenguangTutor:Wu Mingliang(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract：The purpose of this graduation project is to develop a rapeseed dryer, the design specification discusses the mechanical dryer, drying principle, the drying process, the parameters of each index, the purpose of the mechanical production test rapeseed baking temperature andtime, easy to use. Can high efficiency and uniform drying rapeseed, about 100 kg per hour. The rapeseed diameter ranging from 1-3 mm, let dry stacked rapeseed full contact with the dry hot air. Until the moisture content of rapeseed dropped to below 9%. In accordance with the a drying kinetics request a drying efficiency calculations to determine the size, wind speed, drying temperature, drying machine structure parameter calculating.Design specifications summarized the principle of rapeseed dryer drying machinery, construction, performance parameters and mechanical check, drying the solution process, the innovation of rapeseed dryer, Short materials cycle and heat cycleKey words： Rape seed ;Dryer; Design；31 前言1.1 油菜籽烘干机的研究目的和意义油菜籽在我国油料作物中占有愈来愈大的比例。江南油菜籽收获时正值春夏之交阴雨季节。由于油菜籽含有高达20%25%以上的水分,个别年份,遇连续阴雨,一夜之间油菜籽生芽霉烂的事例常有发生。国有植物油企业收购的油菜籽,水分超标越来越严重。通常一个榨季发热霉变损失上千吨,大部分企业均遇到此类损失,价值达数十万元。国内现在解决水分问题普遍采用原始太阳晒的办法。但晒场面积有限,每天能晒的油菜籽吨位远小于收购量。如一个50t/d 的油脂企业,他们将仓库间通道坪改造成水泥地坪的晒场,耗资50万元。每天能晒的油菜籽不足50t,而每天收购的油菜籽却达300t以上人工晒的成本即工资在13元/t以上,个别达2030元/t。要晒23天才能降到10%以下的水分。因此15%20%水分的油菜籽不得不堆在仓内达1.52.0m,等待装满几百上千吨压满风道后再机械通风,此等待期间以小时计,油菜籽急剧发热霉变失油酸败。即使通风良好,发热冷霉的速度还是高于通风降温散水的速度,而且存在着巨大的通风死角均导致霉变酸败。目前油菜籽烘干不外是空心桨叶、平板、滚筒和流化这几类方式。它们要么产量小,不足10t/h,不适宜收购速度30200t/h大产量;要么投资巨大,小时烘5t成套工程价格不低于3040万元。且均存在热效率低下不足25%40%,吨烘干成本大,超过3040元,个别超过60元。一次降水量小不足5%8%,不能一次性将高水分油菜籽降低到8.1%安全水分以下。如另一个油脂企业建成了一套小时烘5t油菜籽工程,三层楼,空心桨叶烘干机、流化槽冷却工艺,4t锅炉供热,可见到烘干机排汽大孔排出130以上水蒸气,实际流量3t/h,湿籽一次烘不干,须多次。可见投资巨大,产量小,热效率很低,不足20%,成本高达百元以上。这种设备工艺都是落后不成功的。由此看来,油菜籽烘干技术还很落后,不能带来巨大效益。难怪大部分油脂企业面临巨大损失迫切需要烘干机,但面对市场又无可奈何。油菜籽果真那样难烘、需要那么大投资及成本吗?只要研究透油菜籽个性,就能轻松地解决油菜籽烘干难题。可先看看油菜籽单颗质量及表面积。油菜籽一般呈1.272.1的球状,比重为1050kg/m,容重为680kg/m,孔隙度为36%,单粒重4.210-6 kg ,表面积为12.510-6,即相当于1000kg油菜籽有3000表面积,这比稻谷、玉米及小麦等大粒粮食单位质量比表面大得多,说明有更大的表面接收热量、散发内部水分,水分外移路程短、时间快,是油菜籽烘干极有利的条件。其次,油菜籽烘干可以用180高温空气,而稻麦、玉米类粮食只用70110低温;第三,油菜籽烘4后可直接冷却,不必像粮食那样要经过复杂的缓苏工艺。这都能极大地简化油菜烘干工艺及设备,从而简化投资及烘干成本一次性将任何高水分烘到安全水分 1 。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状作为世界第一油菜籽产销大国,我国目前的油菜籽干燥设备形式多样。而南方丘陵地区需要一种可进行走乡串户作业的小型移动烘干设备。我国现有的小型烘干机有以下几种。(1)小型可移动搅拌式干燥机四川农业大学从结构简单、体积小、成本低、可移动作业、具有较高的自动化、智能化等方面着手，研制了一种采用了搅拌形式的滚筒干燥室的小型干燥机,其干燥能力较强,能耗较低,平均处理能力在1.5t左右,具有较好的经济效益。整个烘干机由二部分组成:干燥室和控制室。干燥室内采用螺旋式搅拌器,可以使粮食在干燥室内部自上而下翻转180,使粮食彻底换向和重新混合,保证所有烘干后的粮食水分的均匀。干燥室和控制室通过热风管相连,控制室里装有热风炉,风机和单片机为核心的干燥机控制装置。整体结构见图1。该烘干机可进行油菜烘干,具有良好地移动作业能力,能进行跨区作业,可以降低作业成本，能在线检测水分，实现了自动化和智能化。由于油菜籽种皮薄，如果搅拌速度较快易损伤油菜籽，影响油菜籽的品质。该烘干机无提升机构，装卸料不方便。图 1 干燥机结构示意图Fig.l Drier structure diagram(2)小型可移动式循环干燥机该干燥机由内蒙古农业大学研制，结构示意图如图2所示。主要由机架、风机、风量分配器、电热箱（一个预加热器和主加热器） 、料仓、干燥室、装料仓、粮食输送管和各种阀门组成。整个干燥机可通过机架和地轮方便地移动。工作时,物料从装料仓进入输送管,被经过预加热器加热的热风(风温3035之间可调)吹入料仓,然后因重力落入干燥室。由主加热器加热的热风(温度在4070之间可调)切向进人外筛5筒与圆形干燥室内壁之间,形成旋转气流,然后穿过谷层向上,从而干燥粮食。去除一定水分的粮食再进人上排粮仓,然后又循环进人粮食输送管。当粮食水分满足要求时,经下排粮阀收集。该烘干机的优点在于热风循环起到了搅拌作用，可实现均匀烘干，适合油菜籽烘干，但是烘干量少，效率低，无在线水分检测 2 。1.地轮；2.下排粮阀；3.装料仓；4.上装料仓；5.外筛筒；6.干燥室；7.内筛筒；8.料仓；9.电热箱；10.风量分配器；11.风机；12.机架；13输送管图 2 干燥机总体示意图Fig.2 The overall schematic diagram dryer1.2.2 国外研究现状欧美国家的农场都比较大，烘干设备以大型，集中型为主，油菜的烘干设备也不例外，如英国Law-Denis公司的CN16/48系列塔式烘干设备，俄国在20世纪50年代就已经出现了库兹巴斯移动式谷物烘干机；而亚洲国家中以丘陵为主的地区则以小型的粮食烘干机为主，如日本金子公司的小型的烘干设备SSA-160，越南的SRR-1型简易粮食烘干机等。(1)英国大型烘干设备英国Law-Denis公司的CN16/48系列塔式烘干设备主要由热气室(包括燃油炉、燃烧室、热气室)、原料干燥室、排气集气室、废气排气除尘装置、空气动力系统、原料卸料装置、电气控制系统、温湿度检测系统等组成。该烘干机可连续干燥处理物料,处理能力大。若原料水分在18%以内,可一次降低水分6%,产量可达50t/h;若水分高于18%需进行一次干拌或二次处理。整个系统较完善，采用功能控制器、燃油炉控制器、卸料控制器和各种专用控制器、控制模块分别控制各个系统，具有较高的自动化程度。能自动对温度、湿度及工作状态进行全面的检测控制，使用安全可靠，实现了自动卸6料，还可除尘。但是该机结构复杂，成本高，只适合大型油脂加工企业，不适合农村农户使用。不过，其反射混流干燥原理值得借鉴。(2)日本的小型谷物烘干机日本金子公司的SSA-160烘干机使用单相电源，装机容量2t以下，物料可经升运器提升至干燥仓；有水分测定装置，可随时观察物料含水情况，达到要求的干燥程度时能自动停机；废气经管道排出室外，能保持良好的作业环境，且可靠性强，但是价格昂贵 3。1.3 本次油菜烘机械的设计要求、烘干工艺要求及工作原理1.3.1 设计要求一次烘干油菜籽100kg每小时。采用卧式定筒式，外筒静止，油菜籽放在定筒内部，定筒内油菜籽被传动轴带动的叶片扬起呈瀑布状撒落与通入的热风充分接触为最佳。传动轴由电机通过链条传动提供动力，机器可以灵活调节传动轴转速、热风温度、风速，在出现意外的情况下能立即停止。1.3.2 烘干工艺要求油菜籽呈细小球形颗粒，含有大量的脂肪(40%)和大量的蛋白质(27%)。它的平均粒径只有1.273.05mm，孔隙细小，容易吸湿，应将其含水率降至9%以下，才能安全贮藏。油菜籽烘干过程中，如果籽粒温度过低，则降水缓慢;但如果温度过高，又会造成油脂溢出，不利于干燥，还可能发生火灾。因此，在烘干过程中，应严格控制热风温度以及菜籽在定筒中的停留时间。经过定筒烘干的菜籽温度比较高，应对其立即进行冷却，保证冷却后的菜籽温度较环境温度不高于5。在冷却的过程中，也会发生湿热交换，进一步快速降低菜籽的含水率。1.3.3.工作原理工作时，传动轴带动叶片顺时针回转(进料时传动轴顺时针旋转)，但装有风机的圆筒不旋转。定筒里面装有与定筒组装为一体传动叶片，它被端面的齿轮由下面的电机通过链条驱动而回转。油菜籽在叶片的带动下，被提到定筒顶端呈瀑布状撒落与通入的热风充分接触形成一次干燥流程。定筒两端安装轴承，定筒轴从轴承中间伸出来装有链轮，链轮由链条接到下面的电机。出料时，滚筒轴顺时针旋转，谷物从出料阀板滑出 4 。2 总体设计方案的确定2.1 设计任务分析72.1.1 设计要求能够高效率且均匀的将油菜籽烘干，每小时100千克左右。油菜籽的直径1到3毫米不等,干燥时要让堆积在一起的油菜籽充分的与干燥热气流接触。直到油菜籽的含水率降到9%以下。按照干燥动力学要求进行干燥效率计算，确定烘干机结构尺寸，风速，干燥温度的参数计算5。2.1.2 任务分析油菜籽烘干机结构设计的主要内容和要求如下（1）按照每小时烘干量来确定烘干机的结构尺寸（2）设计确定电机的动力传递路线；（3）确定定筒和机架的与传动轴的安装及机架的装备关系；（4）物料的进料和卸料，热源的进入定筒的路线与结构。2.2 总体方案的设计2.2.1 机架的设计本次设计的油菜籽装在卧式定筒里面，由里面的叶片带动扬起，再经过热风吹拂而烘干。机架的主要目的就是固定定筒的位置，下面装一个电机。机架上面设置有电机固定位置。大致形状如下：图 3 机架机构意图Fig.3 Rack institutions drawing以两根竖立的槽钢，里面夹着一个快钢板，外面加两根边角钢固定好定筒。所有尺寸都为定筒量身打造6。82.2.2 定筒的设计 有了机架的固定，定筒便可以稳固的固定在合适的位置干燥油菜籽。结构介绍：油菜籽烘干机采用直定筒，横向放置。定筒总长 1.8m，直径 0.6m参数计算：定筒直径 60m定筒体积V=0.3108=0.509m3.按油菜籽堆放时密度 0.8kg/L.1.油菜籽在定筒内所占 1/4 体积计算，一次加热油菜籽质量为V(1/4)=0.5090.8103(1/4)=101kg; （2）2.按油菜籽在定筒内所占 1/5 体积计算，一次加热油菜籽质量为V(1/5)=0.5090.8103(1/5)=81.4kg. （3）占定筒内体积 1/4 为最大可堆放油菜籽量，故单次烘干量最大加热质量为100kg。大致体积大小符合要求7。定筒的上面开进料口 60mm，下面的进料口为 100mm。两端有轴的安装孔。热风的从定筒的左端进入，从定筒的右端上口出去。所有接口都设置有螺栓连接。具体见示意图：图 4 定筒装配意图Fig.4 Fixed tube assembly drawing(1)92.2.3 电机的选型链传动效率：1=0.99电机蜗轮蜗杆减速器传动效率：2=0.90动力部分：滚动轴的转动动力源为三相电动机，其型号的选用与滚筒工作情况相关7。滚筒部分装配后质量80kg，里面盛放油菜籽质量100kg.电动机的选型：初选6级三相电机，转速910r/min.根据公式 = = 100 9.8 0.3 = 294 = 9550=294 309550= 0.923查三相电动机选型表，选 Y90L-6 三相电机，额定功率 1.1kw，满载转速910r/min，质量 27kg 能满足要求。验算电机传递到传动轴上功率大小：传动轴上功率： = 12= 1.1 0.99 0.90 = 0.98 0.923符合要求9 。2.3 定加热烘干方式加热方式：利用电阻加热，通过可控硅调节通过电阻丝的电流调节加热功率，从而调节温度。热风机将电阻热传递给滚筒，经过滚筒后再从保温管道流经热交换器，循环利用热能，达到节能的效果10。烘干方式：滚筒内进热风方向与定筒内油菜籽流向相反，即为逆流式烘干方式。逆流式烘干方式特点如下：1）热风与谷物逆向流动。2）热风所携带的热能可以充分利用，排出干燥机的湿空气接近饱和状态。3）干燥速度快、单位热耗低，热效率较高。4）物料水分和温度比较均匀。2.4 搅拌叶片的设计按参考文献，滚筒式油菜籽烘干机扬料板摆放倾斜 810 度。现在我设计的定筒，采用滚动轴带动搅拌叶片，扬起油菜籽和热风接触10。叶片设计长度比定筒稍稍短少许，宽度也比定筒少点点！其中长度设在比定筒内(4)(5)(6)10长少 40mm，分配到两端没端短 20mm。宽度上比定筒短 5mm。这样当叶片在轴转动的时候就把扬起绝大多少的油菜籽，并且把它提高到筒内的 3/4 高度。然后在最高位置洒落下来，形成瀑布状充分和热气流接触，增大干燥效率。在叶片的 3/4 位置装有提升板，板长 100mm。这样就可以在提升的时候扬起经过的油菜籽打到最高位置时才飘落下来。叶片设计成螺旋状，与轴的角度设计在 9.5。由于在干燥过程中有来自干燥热风的吹拂，故油菜籽会被风带到出风口一端。所以叶片安装在轴的上成螺旋状，转动时带动油菜籽向的风的反方向流动。形成油菜籽在筒内的物料循环11。，安装时精确到 9.5。 = 2arcsin(285 5300)= 2 4.768 = 9.535叶片的形状二位图如下：图 5 搅拌叶片结构示意图Fig.5 Mixing blades structure drawing3 轴设计与校核计算3.1 轴的设计尺寸3.1.1 轴的工作环境轴的名称：阶梯轴轴的转向方式：单向恒定 轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速：20r/min所设计的轴是实心轴 3.1.2 轴的选材材料牌号：45 调质。 (7)11硬度(HB)：230。抗拉强度：650MPa。 屈服点：360MPa。弯曲疲劳极限：270MPa。 扭转疲劳极限：155MPa。许用静应力：260MPa 。 许用疲劳应力：180MPa。3.1.3 轴的结构造型如下： 轴各段直径长度： 长度 直径 15mm 24mm 38mm 35mm 22mm 45mm 1740mm 50mm 22mm 45mm 轴的总长度：1837mm 轴的段数：5。图 6 轴的设计示意图Fig.6 The structure of the shaft drawing由机械设计手册软件计算所得所设计的轴是实心轴 A 值为：115 许用剪应力范围：3040MPa 12。最小直径的理论计算值：17.79mm 满足设计的最小轴径：24mm。123.2 轴的强度校核3.2.1 弯曲应力校核如下： 轴的直径：45mm危险截面的弯矩 M：73.43Nmm 扭矩 T：100Nmm截面的计算工作应力：0.01MPa 许用疲劳应力：180MPa1826mm 处弯曲应力校核通过危险截面的 x 坐标：34mm 直径：35mm 危险截面的弯矩 M：100Nmm 扭矩 T：100Nmm截面的计算工作应力：0.03MPa 许用疲劳应力：180MPa 图图 7 弯矩图Fig.7 Bending moment diagram34mm 处弯曲应力校核通过结论：弯曲应力校核通过3.2.2 疲劳强度校核如下：13危险截面的 x 坐标：1826mm 直径：45mm危险截面的弯矩 M：73.43Nmm 扭矩 T：100Nmm有效应力集中系数（弯曲作用）：2.62 扭转作用：1.89截面的疲劳强度安全系数 S：7254.52 许用安全系数S：2.0 1826mm 处疲劳强度校核通过 结论：疲劳强度校核通过3.2.3 静校核计算：危险截面的 x 坐标：1826mm 直径：45mm 危险截面的弯矩 M：73.43Nmm 扭矩 T：100Nmm 截面的静强度安全系数：29535.59 许用安全系数Ss：1.8 1826mm 处静强度校核通过 结论：静强度校核通过13。3.2.4 临界转速计算如下： 当量直径 dv：53.99mm 轴截面的惯性距 I：417083.34mm4 支承距离与 L 的比值：0.96 轴所受的重力：400N 支座形式系数 1：9.0 轴的一阶临界转速 ncr1：1584.84r/min轴的转速为最大 910r/min，大大小于临界值，符合要求。危险截面处：轴的一端 1826mm 处 直径：45mm危险截面的弯矩 M：73.43Nmm 扭矩 T：100Nmm截面的计算工作应力：0.01MPa 许用疲劳应力：180MPa1826mm 处弯曲应力校核通过14。以上设计原始数据为：功率 P=0.37Kw,轴转速为 20 转/min，最大负荷为14405Nm，阶梯轴的长度分别为 15mm，38mm，22mm，1740mm，22mm，轴的校核与设计由机械设计手册软件版 V3.0 设计所得。3.2.5 轴的结构计算如下：=9.55 1060.23 ()依据截面上产生的弯曲应力,按第三强度理论应满足=2+ 42对于直径为 d 的实心圆轴 （10） =0.13，=0.23=2=2+ ()2注：a 为根据转矩所产生应力的性质而定的应力校正系数，取 a=0.3.对于长轴，滚动轴的压力为 405N.橡胶轮中心与轴承中心的间矩为 232mm.最大弯矩 Mb2=F2l2=405232=9.40104 (Nmm).链轮对轴的载荷为 329N，链轮中心与轴承中心距 252mm.最大弯矩 Mb1=F1l1=329252=0.829105 (Nmm).由扭矩公式 = 9.55 103/计算：定筒传动轴上扭矩=9.55 103 0.9891= 102.85 = 1.03 105 =2 + ()2传动轴链轮处弯矩1=21+()2=(1.21 105)2+(0.3 1.03 105)2= 1.21 105 (8)(9)(11)(12)(13)(14)15计算传动轴的直径： 30.1- 1 ()传动轴在滚动轴的弯矩传动处直径满足428.62*10240.12*55sbd查机械设计手册取标准直径 db2=24mm 符合要求。4 传动系统4.1 传动比设计根据电机的选型和轴的转速需要电动机选型表，选 Y90L-6 三相电机，额定功率 1.1kw，满载转速 910r/min。轴的最高转速为 18r/min 15。传动比：N=910/18=50.5。传动比选 n=48。所选电机自带减速系统涡轮蜗杆传动比 6：1。所以设计链轮传动比为 8：1。轴的转速 V=910/8/6=19r/min18r/min 故设计符合要求。4.2 链轮设计4.2.1 链轮的选型根据轴的大小为 24mm，小链轮选型为 05B-1-24-24。其中链轮的齿数为 24，内径为 24mm，外径 68mm.大链轮选 05B-1-144-24，其中内径为 24mm，外径为 369mm 16。4.2.2 链轮齿数及设计功率小链轮齿数 z1：24 大链轮齿数 z2：144 工况系数 f1:1 主动链轮齿数系数 f2:1 复排链排数系数 Km：1（即单排链）设计功率 Pd:1.0(kW)4.3 链条的选型(15)(16)(17)164.3.1 链条参数：链条节距及链宽 链号：16A 链条节距 p2：25.4(mm) a0 ：39.6p 链条各项参数 链长节数 X0：268.9 链条长度 L：6.83(m) 链速 v:0.318(m/s) 理论中心距 a ：412(mm)5 物料回流设计5.1 物料回流的必要性定筒的加热设计是单侧进热风，另一侧出风，势必会造成进风口处温度高于出风口，加热温度呈阶梯状分布，由此设计的物料循环系统，可以将油菜籽在定筒内轴向来回流动，形成循环，使各处的油菜籽受热均匀16。5.2 油菜籽周向流动分析油菜籽在周向的运动是呈抛物状撒落，在调节变频器（050Hz）的同时，电机转速跟着改变，从而控制油菜籽撒落的最高点，通过调节在周向达到与热风最大接触面积。注意拼接滚筒时，保证两相邻滚筒之间的扬料板错开一定的角度，这样可以在每个时刻都有物料在最高撒落点，保证与通入的热风接触均匀17。举料板设计选用 5mm 厚钢板，装在叶片上面，起到举升油菜籽的作用。17图 8 提升板周向抛散示意图Fig.8 Raise board working simulate提升板径向倾斜角 9.5度做设计角度。试油菜籽径向移动，抵消风吹的反向径向力。形成油菜籽内部上下和前后循环。6 油菜籽烘干机械发热箱体的干燥温度和温度可调节的范围采用三久牌电加热热风烘干机。本实验装料50kg油菜籽，平均含水量20%。试验时间180min。按固定时间取样的方法，抽取4个位置的样品，现场做含水量测定试验。初始变频器调节值10Hz，按50Hz下转速17.6计算，滚筒转速n1=10/5017.6=3.52r/min.设定保护温度80，最低温度70，根据温度传感器可以观测到此工况下平均进风温度为75。在保证烘干效率和油菜籽的活性下确定干燥温度在75最适宜，可调节范围在50和85之间。检测：由于油菜籽胚成熟较早，吸湿性强，在植株上就具有发芽能力，收获后若含水量较高易发芽霉变，其安全含水量为 9%，以含水量为 9%为检测标准。烘干的影响因素：湿基含水量、热风温度、风速、干燥时间、油菜籽品种18。7 确定鼓风机的功率和风速可调节的范围7.1 计算确定滚筒的通风量风机风量的定义为:风速 V 与风道截面积 F 的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风量，所以风量计算也很简单.直接用公式 Q=VF.便可算出风量。 Q=2M/SRR (18) Q=23.140.140.14=0.123风机数量的确定 根据所选房间的换气次数.计算厂房所需总风量.进而计算得风18机数量. 计算公式:N=Vn/Q 其中:N-风机数量(台), V-场地体积(m3), n-换气次数(次/时), Q-所选风机型号的单台风量(m3/h). 风机型号的选择应该根据厂房实际情况.尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号.风机与湿帘尽量保持一定的距离(尽可能分别装在厂房的山墙两侧).实现良好的通风换气效果.排风侧尽量不靠近附近建筑物.以防影响附近住户.如从室内带出的空气中含有污染环境.可以在风口安装喷水装置.吸附近污染物集中回收.不污染环境19。7.2 如何确定风压强和风机功率选用的电机功率 N=（Q/3600）P/（1000）K (19)其中风量 Q 单位为 m3/h，全压 P 单位为 Pa，功率 N 单位为 kW， 风机全压效率(按风机相关标准，全压效率不得低于 0.7,实际估算效率可取小些,也可以取 0.6,小风机取小值,大风机取大值)， K 为电机容量系数,参见下表20。1、离心风机功率 KW 一般用 灰尘 高温小于 0.5 1.5 1.2 1.3 0.5-1 1.4 1-2 1.3 2-5 1.2 大于 5 1.1-1.15 选用的电机功率 N=（Q/3600）P/（1000）K (20)风机的功率 P（KW）计算公式为 P=Qp/（360010000 1）Q风量，m3/h；p风机的全风压，Pa；0风机的内效率，一般取 0.750.85，小风机取低值、大风机取高值1机械效率，1、风机与电机直联取 1；2、联轴器联接取 0.950.98；3、用三角皮带联接取 0.90.95；4、用平皮带传动取 0.8521。如何计算电机的电流：I=（电机功率/电压）c功率单位为 KW电压单位：KVC：0.76（功率因数 0.85 和功率效率 0.9 乘积）P=VV/1600(kPa)19故 N=（Q/3600）P/（1000）K =(0.123/3600)2.02.0/1600/(10000.75)0.76 =275W鼓风机功率选用 370W，型号为 CZR 型离心式交流鼓风机 3800r/min。根据对干燥速度的计算数据需要选择型号为 CZR 型离心式交流鼓风机，其具体参数如下所示：型号相数频率功率额定电压额定电流最大流量最大吸力最大吹力噪声重量CZR310A011500.37KW220V3.7A100m3/h-120mbar120mbar55Db13kg图 9 鼓风机参数表Fig.9 Blowers parameter table8 结论该烘干机的物料上下前后回流对油菜籽烘干效果的作用，在一个有循环流动，加热均匀的筒内烘干，油菜籽的降水率及受热质地均匀，降低了霉变的可能性，能有效的保证种子发芽率和油菜的出油率。9 结束语为期一个多月的毕业设计即将结束了，在这将近一个月里我在同学和老师的帮助下完成了油菜烘干机结构的设计。毕业设计作为综合性的设计，它不同于以前教学中的实验、课程设计等实践环节。以前的所做的一些设计主要是根据相关的课本及老师所给资料去完成的，有一定的参照性，所以相对而言比较简单，不能完全达到锻炼自己动手能力的目的。而毕业设计则是对我们大学四年所学知识的一个综合的训练及考核，是对所学知识的应用能力和大学所学理论知识对实践技能相结合的全面的检验。并对我们如何根据要做的课题对现有的资料进行理解和运用的能力的考核。真正做到了理论联系实际，把以前所学的知识综合贯通进行实践，并在实践中不断学习和自我完善。从刚确定毕业设计课题以来，我首先是查找一些相关的书籍及资料，然后分析设计，并根据实际情况拟定设计方案，从而达到优化方案。同时，通过这次毕业设计，我们在各个方面都有了很大的提高，特别是在理论和实践结合方面使我们受益匪浅，使大学里学习的理论知识在根本上得到一次最完整的实践和提高。也为我即将面临的工作奠定了很好的基础。20同时，在远大的实习和工作中，我对实际生成的需要和设计有了一定的经验。在本次设计中由应用，虽然在本次毕业设计中还有很多的不足和设计缺陷，但是我严格要求自己，每一环节都认真对待，定期向知道老师报告进展情况和请教不懂的地方，得以完成任务。在以后的工作中，我们必须进一步深化在实践中去丰富理论，完善知识结构。由于环境条件的影响，理论和实践践还是有一定的差距，这也要求我们在实践中注意检验的积累。参考文献1 赵德春,庞爱国,蔡晓华,刘洪义.5HTB-15型混流式谷物干燥机的设计J.农机化研究,2008,10:85-882 许哲华,宋锋.RVF700远红外线谷物烘干机烘干油菜籽试验报告J.粮油仓储科技通讯,2005,1:30-353 孙乃强,张建农.潮油菜籽机械烘干降水技术的研究J.粮食储藏技术,1996,5:13-154 梁卫.葛粉气流干燥设备的设计J.学术研究,2011,1:45-465 郭小锋.滚筒式油菜籽烘干机的研究D.重庆:西南大学工程技术学院,2011:26-296 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Johnson. Heat pump grain dryer.P.United state Patent:184,335, 1982-07-06.21 Ilis R H, Hong T D, Rorberts E R. The low moisture content limit to the Negative logarithmic relation Between seed longevity and moisture content in three subspecies of riceJ. Annals of botany, 1992:20-25致 谢本实验台的制作及毕业设计的创作是在湖南农业大学工学院吴明亮教授的悉心指导下完成的，吴明亮老师知识渊博、工作勤奋、经验丰富，诲人不倦，给予了我细心的指导，耐心的帮助，他科学的方法、严谨的治学态度值得我崇敬和学习。在此表示衷心的感谢！感谢各位老师，感谢学校给予我学习和成长的机会。南昌航空大学科技学院外文翻译关于离心流化床烘干机热量与质量传递的试验研究M.HShi，H.Wang，Y.L.Hao中国南京东南大学电力工程系 210096摘要我们正在做一项热量和质量传递特性的试验研究，就是前两天潮湿的物质在离心流化床（CFB）烘干机的干燥过程。每分钟转数要300到500之间。测试材料有湿的沙，玻璃粉和切成片的食物。入口和出口的气体温度和湿球温度，以及床的温度都被测出。通过质量平衡法，在气体阶段立即决定了水分含量。可以测出表面气流速度、颗粒直径和形状、床的厚度、床的转数以及干燥特性最初的温度的影响。我们获得了一个经验系数，可以用来计算在离心流化干燥器内气体颗粒的热量传递系数。关键词：干燥；热量和质量传递；离心流化床1. 引言CFB干燥是一项新技术，潮湿的材料要离心力范围内通过机床的旋转来完成一个被高度提高的热量和质量传递。这种机床本质上是一个围绕对称轴旋转的圆柱形篮子，上面有一个能渗水的圆柱形墙体。干燥物进入篮子，因为旋转产生的强大的离心力，它们被迫在篮子周围形成一个环形层。气体通过能渗水的圆柱墙注入，当力量通过流化介质平衡了离心力，机床开始流化。不像垂直机床一样有一个固定的引力力场，离心床的体积力成为一个可调节的参数，这个参数由旋转速度和篮子的半径决定。原则上，在任何气体流速情况下，通过改变机床旋转速度都能达到最小流化作用。用一个比引力还大得多的强离心力场，机床可以经得起一个大的流速，而不形成大的气泡。因此，在高气体流速下气体-液体的联系得到了改进，并且在干燥过程中能达到热量和质量传递。因为这个原因，CFB干燥器在干燥业得到颇多关注。文献中只能找到一些研究CFB干燥的调查著作。拉扎尔和法卡斯1,2布朗3执行了CFB切片水果和蔬菜的干燥过程，卡尔森4调查了CFB大米干燥情况。这些调查报告都非常的有益，但它们主要关注的是工业申请CFB的可能性。CFB的流动行为和干燥特性是非常复杂的，并且仍然不是很清楚。为了评估物体表面温度，从气体到物体的热量传递知道是标非常有必要的。为了特定的目的，定量的CFBs热量传递特性的知识是必须的。在这篇论文中，做了一个关于流动行为和CFB的气体-液体的热量和质量传递特性的试验，影响干燥过程的主要因素被检测和讨论。2. 实验装置图1为实验装置示意表。一个围绕水平轴的圆柱形篮子安装在一个密封的圆柱形盒子内。篮子直径为200mm，宽度为80mm。篮子的侧面有直径为3mm的洞，用来分散气体，有22.7%的开放区域。 图1.实验装置内表覆有200个不锈钢丝网，用来防止机床材料腐蚀。在篮子末端墙体的中心处有一个直径为80mm的洞，用来排出气体。一个变速发动机被用来转动篮子，通过一个轴来连接篮子墙体的另一端。用一个LZ-45转速计来测量发动机的转速。空气由一个鼓风机吹入。空气质量流率的测量采用孔板流量计。空气加热使用的是一个电热器。一个t形管阀是用来控制流体方向。空气温度稳定在期望值(约100)后，打开球上的阀门，干燥实验便开始了；热空气流经分散器到达机床后进入大气层。压降是通过一个U形量表来测量的。一个压力探针沿着中心线伸到篮筐里，离端壁10毫米远。在相同的操作条件下，也进行了不使用机床材料来获取穿过分散器的压力差异的试验。穿过机床的压降通过pBed = pTotal p分散器来测量。入口气体温度、出口气体温度和在不同位置的床温度随时间变化是使用热电偶探头来测量的，数据记录是采用3497A记录数据采集/控制单元。在干燥过程中测试材料的含水量是通过在气体阶段的水分平衡法来测量，即通过测量在气体阶段用干湿灯泡温度计来入口与出口处的湿润度。图2.离心流化床的一个特别部分时间间隔从tj到tjC1的水分平衡是 （公式1）。在时间tj+1,测试材料的水含量是 (公式2）。采用干燥重量法测试材料样品达到初始含水率,我们能得到随着时间的含水率的变化,因而,干燥率计算为 （公式3）. 干燥的表面Sp作为测试材料全部表面积为（公式4）。忽略射线热传导和周围的热损失，如图2所示，不同体积时, 在任何给定的时间机床的能量等式是这样的：（公式5）。该方程可以使用在整个机床来获得传热系数:（公式6）3.结果与讨论3.1.机床的压降与初始流化特性图3显示机床压降的变化，沙床表面气流速度,在干燥测试中不同的旋转速度，在初始流化阶段,压降增大均随着流速。 图3.CFB沙子的流化曲线 (dpD0.245 mm, nD400rpm).材料 (上/下): (m/h) 沙; (d/s) 玻璃珠当到达临界点时，压降将保持几乎不变。但是，切片，观察成块的材料所得的结果不同。压降曲线有一个最大值，它对应的临界液化点,如图4。在初始流化阶段,慢慢增大压力降的增加与流速。当达到临界点,压降随着气速的增加而下降。这是因为在离心力场内，切片材料的自锁现象逐渐减弱,并且因为机床变得统一。这造成了一个流阻。降低机床转速可以降低机床压降和临界气速，如图4。这是由于减在了床上旋转速度就会削弱离心力场和导致流动阻力减少。它也可以从图4看出来:切片土豆的临界流化速度要小于块状土豆，是由于片状材料更大地触风面积。 图4.不同形状材料的流化曲线（切片土豆10mm_10mm_1.5 mm, nD300 rpm; (h) 块状土豆5mm_5mm_5 mm, nD300 rpm; (s)块状土豆5mm_5mm_5 mm, nD250 rpm.3.2.干燥曲线 典型的气体温度和机床层温度曲线和湿沙的干燥曲线的在间歇干燥过程中显示如图5。 图5.CFB间歇干燥曲线(sand,dpD0.411mm,MD2.48kg, !D41.9rads1,U0D1.71ms1,HinD0.016kg kg1): (1) Tg;in ; (2) Tg;out ;(3) Tb; (4) R; (5) x.并且，片状材料机床的压降也小于块状物料机床，是因为碎片材料在CFB有更好的流化特性。这从理论性颗粒物质模型6是获得的初始流化关系并不适合切片材料。不同形状切片材料的初始流化条件是试验性的，单独决定的。 图6片状土豆的水份含量变化（曲线6）和干燥率（曲线7）这也显示出像沙子这种干燥材料的特点,其中水分含量主要是表面的水分, 就像在一个普通的干燥机，整个干燥过程即可分为三个阶段。在一个简短的初期阶段,材料预热和干燥速度迅速增加; 机床温度增加到一个稳定值。第二阶段是干燥速率恒定阶段,从气体到材料的热量转移完全为材料表面水分的蒸发。材料温度保持不变,干燥速率也不变。最后一个阶段被称为降速阶段，材料的温度和干燥速率也逐渐增加，直到干燥过程的最后。CFB片状食品产品的干燥行为与图6所示的沙子又有些不同。显然,CFB切片土豆的干燥特性与在传统的干燥过程基本相似。在一开始,有一个短暂的最初阶段。在这一时期,机床材料预先加热;机床温度迅速达到一个稳定值，干燥速率快速增加。这个初步的时期之后是一个干燥速率稳定阶段。在恒定的速率期,测试材料的表面覆盖着一层很薄的水膜。气体流动至材料的热转移用来完全蒸发水分,所以切片材料的温度保持平衡，温度和干燥速度是在最大值。这是很重要的,土豆的主要的水分含量是细胞水分,所以恒定的速率时期是很短暂的。最重要的干燥过程是在降速时期完成的。在降速时期,表面附近的干燥层出现并由于内部水分外流的运输阻力更大而逐渐减弱。这导致热传递阻力增加,干燥速率在第一阶段迅速降低。干层后的温度已上升到一定的值,干燥速率慢慢的减少。这表明,在该降速时期，切片土豆在循环流化床干燥机可以分开成两个不同的阶段。这对工程设计与操作都至关重要。实验结果表明, 干燥过程中切片土豆比块状土豆有一个更大的干燥速率和较短的干燥时间。这是因为在切片材料中从内细胞到外蒸发表面的水分运输距离比在块状材料中要短。特别值得一提的是，在干燥过程中，在第二阶段的降速时期片状材料更短。一般来说,由于薄片材料可能被流态化和混合得很好,干燥时间极短。例如,CFB切片土豆的干燥时间比隧道式干燥机短15倍，比常规流化干燥器短5倍。3.3.操作参数的影响3.3.1表面气体流速 很明显,表面流速的增加将增加流化的程度,因此,气体阶段与固体阶段之间的热量与质量传递可能会大幅提高。这导致了干燥速度更大和干燥时间短,是,如图7。这临界水分含量会随气流速度增加而增加，如图7虚线所示。对于食品原料,实验结果表明,在稳定速度时期和在第一时期，干燥速度会随着在低气流速度区域的气体流速的增加而增加。因此,总干燥时间会减少。然而,当流速增加到一定值,恒定的速率会消失,降速时期的第一阶段减短而第二阶段增长。 . 图7表观气速对水分含量的影响(dpD0.411 mm, MD2.50 kg, !D41.9 rad s1, HinD0.016 kg kg1): (1)U0D1.66ms1; (2) U0D2.17ms1.M.H. Shi et al. / 化工杂志 78 (2000) 107113 111总干燥时间就会保持不变;这是因为马铃薯的主要水含量是内层细胞水和主要的干燥过程是在降速时期的第二阶段。增加进口燃气温度,所有的干燥速率和干燥周期总数增加，干燥时间就减少。然而,燃气温度的增加会受制于干燥食物的质量。我们的测试中,最好的入口气体温度大约是100-110。实验结果也表明, 在相同的操作条件下，固定尺寸的切片萝卜的干燥速率比切片土豆的更大。这是因为微观组织的测试实例表明,萝卜比土豆有一个更大的带有一种更加规则性排列细胞结构，而且，萝卜细胞里液体的粘性更小；这些结构特点让萝卜容易干燥。3.3.2.旋转速度相同的气速,降低床上旋转速度将会减少离心力作用于物质的流态化程度,而提高材料的流化程度;这导致气体阶段和固体阶段之间的热量和质量传递会增加。因此,当减少机床的旋转速度,干燥速度增加了,如图8。并且整个机床的干燥过程会比较均匀。这意味着,对于CFB一个给定的材料干燥,机床转速应尽量放低，直到流化状态可能就不能维持。当通过提高在CFB干燥器内的气体速度来增强干燥过程， 同时,必须增加速度,避免干燥材料从机床上吹出去。在理论上,通过限制CFB机床的旋转速度，在任何气体流速下机床操作都能是最佳流化状态。 图8.旋转速度的影响 (dpD0.411 mm, MD2.41 kg, U0D1.43ms1, HinD0.0123 kg kg1): (1) !D52.4 rad s1; (2) !D41.9 rad s1. 图 9. 粒子直径的影响 (MD2.4 kg, !D41.9 rad s1, U0D1.43ms1, HinD0.0123 kg kg1): (1) dpD0.245 mm; (2) dpD0.411 mm.3.3.3.粒子直径图9显示了CFB下粒子直径对干燥行为的影响。显而易见的是,对于走直径更大的粒子，由于气体和固体颗粒之间更大的下滑速度，干燥过程中的热量与质量传递将会增强。 因此,CFB干燥速率会随着粒子直径的增加而增加，如图9所示。然而,随着增加物质维度,
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