鲜湿粮食快速干燥机设计与研究

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量 $(&<I# 实验结果数据! 干燥时间!3%I水分湿谷干燥到 $3I安全水分"用时
(% 分钟"超快# 干燥质量!质量上乘# 与阳光晾晒一样"色泽形状外
观都好"测得爆腰率 )&$I( 标准 (I) # 有无污染!物料无污染"这是物理方法的干燥"没有化
学污染源# 但螺杆真空泵噪音较大"仍有 1% 分贝# '结论 设计立式真空C红外加热粮食快速干燥设备"并以鲜
关键词鲜湿粮食快速干燥干燥机
#绪论 , 民以食为 天 - " 粮 食 是 人 们 赖 以 生 存 的 基 本 物 质 保 证# 我国是农业大国"粮食生产是广大农村的核心"现农 村&山区或无法工业化作业的区域仍然大量保留传统自然 晾干粮食干燥方法# 存在干燥速度慢&受天气影响大&劳 动强度高且占地面积大等缺陷"粮食得不到及时的干燥导 致每年粮食加工过程中损失超过 <%% 亿斤# 针对鲜湿粮
图 ) 柱形远红外线发射器 使用时"远 红 外 装 置 通 过 发 热 使 干 燥 筒 内 温 度 提 升 (如图 ()'当红外线照射到粮食时将被粮食内的水分子吸 收"使水分子发生极性转变"摩擦产热"从而使粮食获得热 量促进内部水分汽化及蒸发# 水对不同波长红外线吸收 率是不同的"据测定波长 )&< Z)<EG红外线对水的吸收率 最高"我们就选用波长 ' Z$)EG快速加热"又因人工远红 外线和阳光中远红外线波长一样"因此干燥的粮食品质和 自然晾晒是一样的"保证了粮食质量安全"此外红外线还 有直接干燥作用#
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料口'传料装置 包 括 第 二 电 机& 输 送 带 和 两 个 传 动 辊 传 料 装置设于壳体内并位于导料口下方"传动辊分别连接输送 带的两端"第二 电 机 通 过 连 接 轴 与 传 动 辊 传 动 连 接' 支 撑 机构包括支撑框和若干条支撑柱"支撑框连接所述干燥筒 外壁"支撑柱的顶端均与支撑框连接#
图 $ 鲜湿粮食干燥机结构示意图 真空预冷干燥机构主要包括干燥筒和第一电机支撑 机构&干燥筒&第一搅拌叶片"第一电机设置于干燥筒的顶 部"搅拌棒竖直 设 置 于 干 燥 筒 内 并 与 第 一 电 机 连 接" 搅 拌 棒上设有第一搅拌叶片"第一搅拌叶片上围绕搅拌棒的轴 线螺旋设置于搅拌棒的外周'真空预冷机构包括真空泵和 管道"管道的一 端 与 真 空 泵 连 通" 管 道 的 另 一 端 通 过 出 气 口与干燥筒内部连通'干燥机构主要是远红外装置"干燥 筒外壁上设有保温层'传料机构包括壳体和传料装置"传 料机构通过出料口与干燥筒内部连通"壳体上端设有与出 料口相适配的导料口"壳体下端远离导料口的一端设有卸
. All Ri本g设h计t关s 键R在e大se小r口v径ed的.密封上"最大 !$%%% 的平面 密封&最小 !0 的特殊密封&大轴 !<% 的旋转密封&还有电 线的特殊密 封 等" 本 干 燥 机 分 别 采 用 大 口 径 橡 胶 垫 圈 密 封"斜面采用 "形圈密封"旋转轴采用圆形圈密封等方法 设计# 由于小孔( !)% 以下) 和电线密封难度大"口径小" 一般密封方法容易泄漏"用, 水管直通 C堵头 C发泡硅胶办法"以简单&实用&安全&稳定地解决# 如图 3#
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鲜湿粮食快速干燥机设计与研究
赖亦环$ 4潘文锋$ 4吴焕松)
#&兴宁市高级技工学校!广东梅州!'#&'$$ "&梅州市多德干燥设备技术开发有限公司!广东梅州!'#&'$$
44摘4要针对鲜湿粮食传统干燥方法的局限性设计了一种真空预冷干燥设备该设备的干燥筒抽去空气在真空状态 下提供热能促使粮食内的水分汽化持续蒸发蒸发时吸收热能带走干燥筒内的热能加快干燥筒制冷从而加快鲜湿粮 食干燥速度避免粮食在高温潮湿环境下发霉发芽有效预防天气或场所限制长时间堆积而腐烂提高粮食的质量
(&< 传料机构的设计 本设计中的传料机构包括壳体和传料装置"传料机构 通过出料口与干燥筒内部连通# 壳体上端设有与出料口 相适配的导 料 口" 壳 体 下 端 远 离 导 料 口 的 一 端 设 有 卸 料 口# 传料装置设于壳体内并位于导料口下方"包括第二电 机&输送带和两个传动辊# 两个传动辊分别连接输送带的 两端'第二电机通过连接轴与传动辊传动连接# 鲜湿粮食从出料口倒出后"通过导料口进入传料装置 中"输送带在 第 二 电 机 的 带 动 下 将 粮 食 传 送 至 所 述 卸 料 口# 干燥筒下端的圆外径从上往下不断减小"有利于粮食 倒出"干燥筒的 容 积 可 根 据 使 用 需 求 合 理 调 整" 整 个 进 料 和出料简单方便"便于操作# (&0 密封技术
度计"可监测干燥筒内真空度及湿度"使干燥受热均匀"有 利于干燥效率的提高#
(&( 搅动棒* F+ 设计 本设备的搅动棒外壁上周向固定连接有若干呈, F- 形 设置的搅动支杆"搅动支杆包括连接支杆和竖直支杆# 连 接支杆的一端与搅动棒固定连接"连接支杆的另一端与竖 直支杆连接"竖直支杆上连接第二搅拌叶片# 通过增设搅 动支杆"将提高 干 燥 筒 内 粮 食 的 搅 动 率" 进 一 步 提 高 干 燥 筒内各区域粮食的受热均匀程度"提高干燥效率# (&3 加热和保温的设计 本设备设计远红外线发射装置( 如图 ))"是干燥机主 要部件"红外波长 ' Z$)EG"效果好"电能转换为红外线效 率高1<I#
. All食干Ri燥g问h题t"s文献Re$$s%e研r发ve一d种.利用蒸汽余热原理的连续 型谷物真空干燥机"该设备主要由内筒&外筒&进料装置& 出料装置&传动装置&真空管及支架等组成"可以实现对玉 米的连续真空干燥"这种设计不适用于产地不集中或者南 方小产粮区# 文献$)%针对虾类产品干燥效率问题设计了 真空干燥机 使 用 该 设 备 采 用 带 式 结 构" 物 料 进 入 干 燥 仓 后"在真空状态下进行热交替"使虾能短时间烘干# 该设 备设计思路给本文提供参考设计思路# 基于此"为了解决 粮食干燥效率低的问题"本文在现有干燥工艺基础上设计 一种鲜湿粮食真空预冷干燥设备来满足粮食干燥存储的 需求# "鲜湿粮食真空干燥机系统设计 鲜湿粮食真空干燥机选择种类很多"传统风干设计一 般是持续提供热能"不断翻转粮食使其达到烘干目的"较 为先进的大规模粮食烘干设备一般采用真空低温或带式 设备# 由于南北方地区差异"粮食成熟季节不同并且干湿 程度和气候影响也有所区别"比如沿海地区或南方区域比 较常见雷阵雨&暴雨&台风天等气候现象"应该尽量减少谷 物在夏季高温潮湿环境下堆积采取及时烘干# 因此"本文设计 一 种 鲜 湿 粮 食 干 燥 设 备 示 意 图" 利 用 真空使谷物烘干过程中水分子蒸发吸收热能带走热量"结 合远红外装置加热"加快粮食的烘干速度"比现有的带式& 圆筒搅拌&耙式等真空干燥机烘干效率高# )&$ 鲜湿粮食真空干燥机结构 一种真空预冷干燥设备整机为立式结构"其特征包括
本设备干燥筒 $ 的外壁与设备所有支撑机构连接"内 部与进料口 ) 和出气口 ( 相连通"进料口 ) 设置在设备的 顶部"出料口设置在底部"内壁上环绕设有干燥机构# 鲜 湿粮食从进料口 ) 倒入干燥筒 $ 中"粮食在干燥筒内通过 搅拌部件实现均匀干燥#
)&) 鲜湿粮食真空干燥机工作原理 鲜湿粮食干燥机使用时"粮食进料口倒入干燥筒中" 干燥筒上的真空预冷机构将干燥筒内空气抽出'由于真空 度越高水的沸点越低"当干燥筒中真空度接近 %JR时"水 的沸点在 $_ Z<_"此时粮食内的水分在低温下迅速沸 腾&汽化及蒸发"并 通 过 真 空 预 冷 机 构 将 蒸 发 出 的 水 分 抽 出"使粮食干燥$(% # 由于蒸发过程属于吸热过程"当粮食 内的热量不足以维持蒸发所需的热量时"将中断汽化及蒸 发过程"不再干燥'此时干燥机构将为粮食持续提供热量" 使汽化及蒸发过程持续发生"提高粮食的干燥效率# 同 时"开启出料口 的 传 动 装 置" 干 燥 的 粮 食 直 接 运 送 到 出 料 口进行打包"完成鲜湿粮食真空预冷干燥# 该设备不受天
图 3 电线密封 &实验方法 鲜湿粮食干燥测量指标主要是干燥温度&粮食的水分 含量及干燥筒内旋转的速度等影响粮食干燥的品质$3% # 采用实验的方法第一步主要是真空预冷&远红外线发射和 加热技术技术使粮内水分汽化成水蒸气# 第二步主要是 粮食裸露在真空中抽出水蒸气技术"使蒸气通过粮内维管 排出粮外# 第三步主要是采用水蒸气真空排放技术将粮
. All Rights Reserved. 气及场所的限制"随时可对颗粒类粮食进行干燥"降低人 体体力劳动&自 动 化 及 干 燥 效 率 高" 可 实 现 对 粮 食 的 快 速 干燥# 另外真空干燥机在工作时属低温干燥"干燥后粮食 的品质好"爆腰率低"还可用于种子等品质要求高的干燥# %关键部件设计 (&$ 倒菱形干燥筒 干燥筒是谷物粮食真空干燥的场所"是整个干燥机的 核心部件"把真 空 罐 做 成 倒 菱 形 主 要 是 抗 压 强 度 高& 用 材 厚度薄&体积小容积大"第一次是 8( 号钢板制造"在样机 使用后发现 罐 内 粘 上 小 微 杂 碎 和 生 锈" 阻 止 湿 谷 顺 流 而 下"甚至积聚湿谷"因此不能用钢板制造"改用不锈钢 (%3" 其加工性能好&强度高"更主要是表面光滑不生锈"能保证 粮食流动畅顺不迟留"焊接用双面焊"严格防漏检查# (&) 搅拌部件设计 干燥筒内粮食是否能均匀受热干燥"最关键的设计是 搅拌部件"搅拌的快慢和频率直接影响鲜湿粮食是否能均 匀干燥"真空预冷干燥设备还包括第一电机&搅拌棒'第一 电机设置于干燥筒的顶部"搅拌棒竖直设置于干燥筒内并 与第一电机连接"搅拌棒上设有第一搅拌叶片# 第一搅拌 叶片围绕搅拌棒的轴线螺旋设置于搅拌棒的外周"第一电 机通过连接杆与搅拌棒固定连接# 启动第一电机时"搅拌棒在第一电机的驱动下转动并 带动第一搅 拌 叶 片 旋 转" 旋 转 时 干 燥 筒 内 的 粮 食 不 断 翻 动"搅拌棒的转速为 1 转 *分钟"干燥筒上设有真空表和湿
支撑机构&干燥 筒& 真 空 预 冷 机 构 和 干 燥 机 构 四 个 部 分 组 成# 设备进料部分由漏斗状的进料口和干燥筒组成"出料 口由导料口和卸料口组成"位于干燥筒底部"进料口&出料 口和出气口与干燥筒相连接的区域上均设有密封圈#
$ &干燥 筒) &进 料 口( &出 气 口3 &出 料 口< &第 一 电 机0 &搅 拌 棒1 &第 一 搅 拌 叶 片> &真 空 泵' &管 道$% &远 红外装置$$&壳体$)&导料口$(&卸料口$3&第二电机 $<&输送带$0&传动辊$1&支撑框$>&支撑柱
外水蒸气排放出去# 谷"清水浸
泡 $) 小时"捞出摊干滴水"测得 3%I水分"备用# 操作流程!将 3%I水分湿谷装机"室温 )>_"真空干
燥 $) 分钟"停机"测得含水量 )$I"粮食温度 $<_# ($)启动远红外线发射装置 3 分钟"停止# ())启动真空预冷干燥 < 分钟"停机# (()启动远红外线发射装置 3 分钟"停止# (3)启动真空预冷干燥 < 分钟"停机卸料# 测得含水
图 ( 测试中远红外线装置
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科技创新
44干燥筒外壁上设有保温层"保温层包括复合多层隔热 保温材料"通过 设 置 保 温 层" 使 干 燥 筒 较 少 的 受 到 外 界 空 气热交换的影响# 进料口&出料口和出气口与干燥筒相连 接的区域上均设有密封圈# 由于密封效果严重影响真空 预冷干燥设备的干燥效果"所以干燥筒采用双面焊接&柴 油渗透检验的工艺制造'同时"对进料口&出料口和进气口 与干燥筒连接的区域上均设有密封圈"密封圈采用发泡硅 胶条从而减少热量流失"提高粮食干燥效率#
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