粉末干燥机的设计含6张CAD图
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粉末干燥机设计摘要随着我国对饲料的需求加大,资源的不足。饲料的生产已经是我国重要的问题,对此的最好解决方法是对动物的废弃物加已回收利用。针对动物废弃物的干燥利用,设计出一种粉末干燥机,主要用于畜禽废弃物的运输,干燥利用的处理。设计需要合理简洁,有较高的效率,能有效的干燥畜禽的废弃物并转化成有用的资源。粉末干燥机分为专业的回转、三筒、单筒等结构,根据加工的物料内部的结构和配套设备也不相同,研究出如何将上料机、烘干机、热风等方配套成一个专业的粉体干燥机设备。关键词 :下脚料;干燥;粉末干燥器AbstractWith Chinas increasing demand for feed and shortage of resources. Feed production is already an important problem in our country. The best solution to this problem is to recycle animal waste.In view of the drying and utilization of animal wastes, a powder drier is designed, which is mainly used for the transportation and drying utilization of livestock wastes. The design needs reasonable simplicity, high efficiency, effective drying of livestock waste and transformation into useful resources. The powder dryer is divided into a specialized rotary, three cylinder, single cylinder and other structures. According to the different structure and matching equipment of the processed materials, it is studied how to match the feeding machine, dryer and hot air into a professional powder dryer.Key words: waste material; drying; powder drier目录1.1 概述41.2 国内的发展概况41.3 国外的发展概况51.4 本课题设计的目的51.5 工艺的设计:51.6 主要的设备与装置7表1-3 主要的设备与装置72 造粒过筛机83 粉末干燥机82 粉末干燥机特性原理92.1 粉末干燥机的特点92.2 粉末干燥机的基本原理92.3 粉末干燥机的分类92.4 干燥设备的改进发展103 粉末干燥机的计算113.1粉末干燥机的条件参数113.2 干燥机相关结构参数的计算113.2.1 物料产生的热量计算113.2.2 干燥机的干燥尺寸的相关计算:113.2.3 干燥机功率的计算:12表3-1 圆柱齿轮参数13(7)链的传动结构和输送装置间的相关参数计算:14表3-2 链传动的参数153.2.5 筒的强度与刚度计算15D :表示筒体外径,取得D=1500 mm;21图3.7 端盖223.2.6 密封罩和排气管的相关参数计算22(1)设计时的跟据:22(2)空气对流量的计算:22(3)排气管径的计算:23(4) 引风机的选择234 设备的安装和调试234.1 设备的安装24表4-1故障及措施246 设计小结24参考文献25附录1外文文献中文翻译27附录2外文译文文献复印件341.1 概述 目前,畜禽养殖和屠宰在中国的数量在世界前列。全国有几十家大型屠宰场,遍布全国的个体屠宰场数不胜数。除了每天向市场供应几吨猪肉,这些屠宰场也会伴随着大量的废物,如疾病、死鸟、骨头、羽毛等。如何处理这些废物是屠宰工厂的头疼问题。一些屠宰场甚至丢弃这些废物,污染环境,造成资源浪费。随着环境保护需求的增加和动物蛋白饲料需求的增加,市场迫切需要一种可用于屠宰畜禽的无害化处理,使其成为蛋白质饲料设备。根据这一要求,设计了一套畜禽粪便处理设备。可对屠宰屠宰生产产生的废弃物进行煮沸、干燥、粉碎,最终形成动物蛋白饲料。这样可以防止环境污染,把废物转化为财富。是一种具有广阔市场前景的环保设备。如何建设环境友好型节约型社会是近年来最为关注的话题。对中国共产党中央委员会提出的废物在2006 1号文件处理的明确要求。相信这种环保设备将迎来新一轮的活力。畜禽废弃物处理设备由带式输送机、破碎机、蒸发器、螺旋输送机、榨油机、粉碎机和旋风除尘器组成。其生产工艺为:将禽病、死禽、骨等畜禽废弃物通过带式输送机破碎进入破碎机,变小。将这些团块煮熟、搅拌、油分离并干燥到烹调和干燥设备中,干燥后的产品通过螺旋输送机输送到油压机,以进一步提取油。脱脂后,将产品粉碎成粉碎机,制成肉骨粉的最终产品。肉骨粉是一种可用于家禽和水产品的动物蛋白饲料。1.2 国内的发展概况干燥设备制造业在中国已经走过了20年,从形成、发展到成熟。数据表明1982年,我国只能生产6万种干燥设备。2002,中国能生产50万种干燥设备。目前,国内市场需要常规干燥设备和国际市场所需的主要干燥设备。随着市场需求的变化,国内大型干燥机行业的竞争格局已被打破。生产厂家已经从几十家发展到几十家,并且产品的技术水平发展迅速。与国外产品相比,差距越来越小。在中国,重型干燥设备行业的发展已被世界产业的高度重视。目前我国的干燥设备基本上实现了柔性复合加工。未来,大型组合式复合干燥加工设备的发展方向主要是通过两台主机开发一种复合加工和干燥设备,因为需要干燥设备的加工部件是一批以上的小批量产品。CESS复杂,辅助时间和处理周期长。整个过程受到干燥设备的限制,可以完全实现两个组合加工中心。目前,在中国的烘干机的价格是国外同类产品的一半。另一方面,由于干燥设备的大型化,大部分干燥机还涉及现场安装、调试和售后服务。因此,对于国内用户来说,选用好的包装机械设备生产商才能确保您的设备运行更可靠,更节能高效的长时间运行。如今,简单的价格优势不再明显。根据对中国干燥行业市场前景与投资战略规划分析报告,指出干燥设备企业需要从价格竞争转向企业内部的工作。强调产品结构的优化,产品质量的提高,核心技术的掌握和创新,品牌影响力的扩大。当然,干燥设备企业也需要根据自己的情况对未来的投入产出比进行科学的预测,从而有选择地进行投资,逐步过渡。1.3 国外的发展概况 国外的粉末干燥技术总体是要比我国先进的,国际粉末干燥企业拥有多个品牌和优良的特性,能够很好地满足客户对粉末干燥机各项性能的要求。当今国外干燥技术的拥有者要在研究:1.如何提高热利用率,减少污染;2。使干燥器卫生,无交叉污染,无菌,3。多功能复合功能干燥工艺(造粒,药物包衣),4。具有高附加值和高质量干燥功能材料。并且朝着:1.高温收尘技术;2.超细粉体(纳米和亚微米)干燥;3、在干燥过程中如何控制产品颗粒的结构;4.解决环境、生态等问题;5.从产品生命周期和干燥工程优化的角度,对4个主题的发展进行了展望。1.4 本课题设计的目的本设计的目的是检验学生的学习成果而拟定的一个设计,要求学生设计出一种简单,高效的粉末干燥机器。锻炼和培养学生的设计,画图以及创造能力,加深对机械行业方面的知识的理解。1.5 工艺的设计: 工艺流程: 图1.1 总的工艺流程图 生产的流水线: 图1.2 总生产流水图1.6 主要的设备与装置表1-3 主要的设备与装置 主要设备介绍: 1水处理设备 将自来水用于预处理、脱盐、杀菌、灭菌前的检测,生产出合格的纯净饮用水。用水处理设备使生产使用水最少达到生活用水的标准.2 造粒过筛机其主要的工作原理是将物料送入粉碎室,再由旋转刀片切割和分级轮转动,粉末通过导向环进入分级室,并进行粉刷。流入叶片的ER同时受到空气动力和离心力的影响。由于质量大,粉末中的颗粒大于临界粒径(分级粒径)。粒子被抛回到粉碎室并继续被粉碎。小于负压直径的颗粒可通过负压风输运方式通过负压送风方式送入旋风分离器和袋式除尘器。它是由主机、辅机,电子控制箱这三部分组成。它有风选择、无网、材料尺寸均匀等几个特点。生产过程连续进行。3 粉末干燥机粉末干燥机广泛用于米粉、谷物、淀粉、畜禽下脚料等的干燥。还能于化学工业、环医学方面粘性物质的干燥。其成品有粉状、颗粒状等几种情况。工作原理:将滚筒中放入水蒸气或者导热油,以几种方式涂布在滚筒表面,加热、固化和制革。特殊刮刀将刮掉并送入后续加工产品。广泛的应用,使用滚筒干燥的液体材料,必须是移动的、附着力和热稳定性。材料的形态可分为悬浮液和乳液。溶胶等。道气供热介质简单,常用饱和水蒸气。2 粉末干燥机特性原理2.1 粉末干燥机的特点1热效率高。除了气缸盖端部有少量的热辐射和热损失外,绝大部分热量用于湿部的汽化,热效率可达70%80%。2干燥速率大。干燥过程可以快速的进行3应用范围广。用于圆筒干燥的液体材料必需具有流动性、附着力和热稳定性等几种条件。材料有悬浮液、乳液、溶胶等几种形态。4单机的生产能力受气缸的大小限制。同样的设备处理进料液的能力也受到很多相关的影响。5气体加热介质很简单。热水能作为介质;一般不使用过热蒸汽或烟雾。6刮刀容易受到磨损,使用周期较短。油缸腐蚀和刮刀腐蚀后,很难对缸体进行修复。粉末干燥器的基本原理2.2 粉末干燥机的基本原理材料液体的表面张力是液肽分子和分类液肽分子之间的引力,粘附力是液体与金属气缸壁之间不同分子的吸引力。当粘附力大于表面张力时,形成薄膜。表面张力接近水,干燥时可获得较高的产量。材料的粘度和液体流动的内摩擦有关,与材料的流动性成反比。因此,当液体粘度过高时,应增加温度以降低粘度。此外,墙体材料在表面有不同的吸附力,也影响材料。下壁温度更容易附着在材料上,气缸速度更快,线速度高,材料容易附着。在实际生产中,滚筒干燥机的成膜通常是通过薄膜或膜厚控制器来实现的。附着在气缸壁壁上的干燥特性与液体的物理性质有关。均匀液体的干燥是在溶剂气化和溶质在圆筒壁上结晶时所形成的固体膜。乳液干燥和乳液的干燥具有颗粒分散和颗粒自由能大的特点,在溶剂蒸发或破乳脱水过程中,颗粒沉积在壁面上以形成固体膜。材料膜的厚度,在膜的形成过程中,在气缸壁上干燥。干燥过程中的传热传质:圆筒表面膜干燥的原理是因为气缸和材料膜传热壁的热阻,形成温度梯度。管内的传热传递到材料的膜和膜上,这是由压痕效应引起的。浸没在浆体中的气缸壁的成膜区域被预热,蒸发效果不明显。当薄膜与材料随着膜中含水率的降低,干燥年龄减小,蒸发率显著降低。2.3 粉末干燥机的分类 根据干燥机的结构不同,可分成单滚筒干燥机、双滚筒干燥机和多滚筒干燥机三种。此外,它可以分为两种形式:大气压力和减压根据操作压力。(1)单滚筒干燥器用于干燥液体或稀释泥浆。涂层方式通常为浸没或飞溅型。筒体采用铸铁或钢板焊接,管内加热介质进出。填料密封的入口头结构、管内冷凝水、虹吸管、管内蒸汽压力与排水阀之间的压力差,使管内连续放热。(2)双滚筒干燥机通过不同的布膜位置的,将其分为辊型和槽型两种。(3)多管式干燥机,多管式干燥机用于带材干燥。和液体物料干燥进料和出料方式完全不同。除了干燥带材外,除了控制湿含量之外,还需要控制形状的变化。因此,在输送过程中,滚子用于减小阻力,并且壁被拉伸变型。2.4 干燥设备的改进发展改善物料在设备中的流动过程。例如,空气干燥机,从直接空气干燥到脉冲空气,在脉冲空气作用下加速干燥粒子,并加强热量和传质过程。增加辅料,改善干燥机运行,扩大干燥设备的范围。在气流干燥机的气流中,加入分散剂,将空气干燥机作用于,干燥分散性差的一些湿物料。在流化床的干燥机中,为了提高运行性能而增加了一些辅助设备。在双层的流化床的上部分增加了松散的摆动材料。当流化床运行时,松散材料将会摆动和疏松材料以避免死床的形成,从而改善流化床的特性。在卧式多室流化床的第一个腔室中,加入搅拌装置来分散冷凝的湿材料,排除流化床上的大颗粒。3 粉末干燥机的计算3.1粉末干燥机的条件参数 产量为1000t每天。干燥中物料的一些性质和相关的操作条件:将料液湿含量定为=77%,其密度为=1.37/cm干燥为粉末状的产品,刮料点位置的湿含量=6.5%,堆积的密度=0.75/cm,设物料的比热容为=1.575KJ/(kgC)。进料处料温为=94度,进料刮点处料液的温为=84度。加热介质为P= 0.38 MPa,最大运型压力P= 250s。3.2 干燥机相关结构参数的计算 3.2.1 物料产生的热量计算 =114.7kg/h。蒸发出的水量W=248.8kg/h。料液的处理速率:=W+=248.8+114.7=363.7kg/h。 干燥机工作时产生的热负荷:Qm=0.268(W+)=1.171W。干燥机的总热负荷,设其热效率m=0.746。Qh=W。水蒸气的消耗量可以通过查阅相关手册得出P=0.39MPa蒸气的tL= 152.7C度,iH=2748kl/kg ,Cl=4.175kl/kgC。取蒸气利用系数=0.79。GW=315.2kg/h 3.2.2 干燥机的干燥尺寸的相关计算:干燥面积的计算:计算出面积为=8.3筒长度和直径的计算:干燥筒的内料膜有效干燥弧面角为,设取筒体的长胫比为1,1.5,2查阅相关手册得出公式D=当1.5时 D=1.425m,L=2.257m,设1.5时D=1517mm,L=2410mm 3.2.3 干燥机功率的计算:筒的驱动状态功耗主要是因为刮板、进料轴密封、支承阻力(1) 刮刀作用力矩的确定:拟定将设计分为4组,刮刀顶紧力取=3N/mm,接触到桶体的长度为LD=。固态膜剥离出筒壁时所受到的作用力=2.5N/mm ,刮刀取型号Q235c的材料 ,筒体材料取型号Q235A的材料,刮刀与筒体间的摩擦系数为=0.146 .计算出滚筒的阻力矩为=(P+Pd)R=max= (2) 蒸汽进气管内外直径计算及进气封头填料函的内外力矩计算蒸汽体积取自正常操作压力下的蒸汽状态,P=大气压,=150.1, 设是饱和蒸汽压密度=2. 618kg/Vh =3.318 冷凝液排除管取直径252.4的钢管,ds=2.4cm。饱和蒸气的流速WH=21.5m/s。蒸汽管道内径的计算,Dh=0.0542m取的管。填料室的外径D=61+=81mm.取填料室轴向的长度H=mm.计算填料函的结构尺寸:选用的优质石棉作为填料。 (3) 螺旋输送干燥机功率Ns的计算: 输送的距离,LS=4m取输送量Q=114.6kg/h ,假设物料无磨蚀性,取阻力的系数=1.15备用阻力系数取K=1.22 计算公式=KW(4) 在未确定气缸厚度等参数之前,在设备重量和刮刀力共同作用下,在滚子两端的摩擦力矩M3由滚轮的拖动力矩的4%。 (5)功率=转速:正常下为2.25r/min ,取整为3r/min。链与链之间传动效率:=0 .92通过计算筒的直径,长度和转速的估计驱动轴功率范围可设定为:(m=1)=0.15-0.362 =Kw当n=2r/min:=(0752-1.757Kw)当n=3r/min:=(1.152-2.647)kW 取=1.772 Kw (6) 设计电动机的功率与型号的计算功率的计算:设减速传递装置为3级,设总功率的最低值为:=0.795 取储备的系数K=1.4计算电动机的功率:Nd=3.35 kW 电动机选取用型号为Y132M1-6电动机,其性能参数:=950r/min ND=4 kW 模的计算:查阅相关书籍的要求,模数应选择在 m=(0.007-0.2)A范围内之间。本次设计取0,015 A=12.098 mm 并根据GB1357-87的标准取m=12mm 。依照机械方面的相关手册计算齿轮的尺寸参数 表3-1 圆柱齿轮参数 (7)链的传动结构和输送装置间的相关参数计算:设浆的转速=(即=),当=2r/min时,螺距s=.当=3r/min时,s=考虑到物料在上的停留时间要满足,那么可以以为基准,取螺距s=0.15,则当筒的转速为=2r/min 操作时可以停留的时间为:=400s,当=3r/min操作时可以停留的时间为:=266.6s取装料系数,水平输送时,c=1.0物料输送量=0.889kg/r 密度=0.8g/=815kg/D =取整D =0.16m 。传动链轮尺寸的计算:单排链轮传动用于螺杆干燥机的传动。驱动链轮安装在干燥机的轴端。速度是滚轮的速度,而小链轮安装在螺旋干燥器的主动端上,所以驱动是由加速度驱动的。根据设计要求,螺旋烘干机的转速是滚筒转速的2倍,与I4=2相比,其链传动的转速和参数和几何尺寸是根据机械设计手册的计算。链传动的相关参数如下。表3-2 链传动的参数 3.2.5 筒的强度与刚度计算 图3.1 筒轴向截面尺寸图图3.2 Y轴方向受力分布图 图3.3 X轴方向受力分布图 (1)根据筒体长度的计算和传动装置直径的大小、深度刮刀在填料函中的位置以及减速驱动和铺设,确定气缸组件承受外力的位置。首先从滚筒的轴向和径向位置出发,可以建立滚筒部件的力。 (2) 计算作用力时的确定,应该以实际中电动机功率做来确定筒组件的受力参数。 依据电动机的最大功率计算。传动时大齿轮在主动端的作用力: 大齿轮的扭矩:=圆周力:径向力:径向分力:垂直分力: 输送干燥器的链传动在主动轴端时所作用的力输出时的功率为:传递时扭矩为:链条工作时的拉力为:径向的作用力为:水平径向的分力为:垂直径向的分力为:滚子的相关组件的重量的计算,滚子轴承的反作用力,并且可以预先估计滚子组件的重力筒体壁厚的计算端盖部分的计算:设两侧的重量一致。中心点在筒体两端 = 由电机的真实功率可以得出,D能作为铲运机,通过消除叶片对气缸的最大输入功率,消除填料函消耗的负载、轴承阻力和输出功率,来减小气缸的摩擦力。 填料函阻力矩:= 大链轮扭矩: =8452 轴承摩擦力矩:设A+ B=0.05max.刮刀最大阻力:max=刮刀顶紧力:次种条件下,单位长度顶紧力: 是=3N/mm的16.6倍.气缸径向力的计算:水平分力:垂直分力: 主动轴支坐反力与作用力计算:支座反力:是垂直分力.RAx是水平分力支座反最大力为:作用力方向: 从动轴支座反力与作用力计算:支座反力:RB=RB 垂直分力设水平分力RBx,支坐反力最大为:RB =作用力方向:根据电机的功率,当轴承设计时,支承反力可作为最大载荷,驱动端大于主动端。这可以是基础。滑动轴承可根据力的方向选择。 (4) 滚筒的危险截面的弯矩、扭矩和等效弯矩计算根据单滚筒的应力分析,部分大型设备安装中心端轴危险截面的活跃,活跃的部分端轴承中心和附近的部分连接气缸和端盖的一部分,其他部分无需计算。 在大齿轮处的轴断面之间的弯矩:=14425其扭矩为:其当量弯矩为: 在主动端轴承处的轴断面间的弯矩: =其扭矩为:(在本式当中,)其当量弯矩为: 筒体的侧断面弯矩为: 式中 为筒体断面危险零界点时垂直方向的弯矩筒体断面危险零界点时水平方向的弯矩得扭矩为(本式中是B支撑时的阻力矩)通过支座阻力矩的计算结果可得Mk5=当量弯矩为: (5) 筒组件中各危险零界点断面的壁厚计算和直径的确定 筒的壁厚应满足相应的强度要求。=式子中的Sp 为当筒体承受压力大小为P时所需的最小壁厚。SP=mm设P为最大的工作压力时的1.05倍;P=1.05P=1.050.49=0.514Mp;式中所示符号的含义如下: :当筒采用型号为Q235A的钢板,在温度时的应力112MPa; :为焊缝系数,本次设计取=0.8;D :表示筒体外径,取得D=1500 mm;SM :筒体的最小壁厚当承受当量弯矩时;壁厚的计算:筒体的壁厚设计:设计取14mm。 当设置轴承支承段的轴直径时考虑到B的驱动端轴上支承轴承的轴径达到基本刚度要求,取得= 0.11d= 170mm,危险断面零界点内经的计算。端盖厚度的设计选用材质为型号HT250的铸铁,端盖的部分设计是与气缸结合一起计算设计的:mm结合环境的腐蚀和质量的影响,计算设计出最小壁厚=25mm图3.7 端盖 3.2.6 密封罩和排气管的相关参数计算 (1)设计时的跟据:干燥机工作时蒸发水量为W=249kg/h 工厂环境的平均气温=下雨时的相对湿度最大为。干燥机的密封罩内的平均空气温度在之间。设取相对湿度。 (2)空气对流量的计算:当时湿含量为当时湿含量为干空气的量:环境中空气的量:密封罩顶部湿气体重的流量为:密封罩顶部湿气体体积的流量为:密封罩顶部湿气体的密度为: (3)排气管径的计算:当Kb=1.4,引风的风速为取得D=0.38m。(4) 引风机的选择 当引风时体积流量为Vb=4000,排气管的直径为D=0.4米,选择合适的引风机引风机应具备的相关性能:转速应达到n=2900r/min风量为Q=5110选择型号为Y802-2的电动机电机功率为:N=1.2kW4 设备的安装和调试4.1 设备的安装机器的安装应在粉碎过程和轧制过程之间。对于蒸汽加热,应在阀门之前安装压力安全阀(P0.4MPa)。例如,传热油用于加热阀门,而安全的回流管与进口阀之前的阀门并联安装。管道的路径不小于进油管道。安装完成后,需要:1.设备必须稳定,在空转时不能移动。2.组装后,零件之间不会有任何干扰。它可以正常工作和自由切换。3.当齿轮精确屏蔽时,两个滚轮平行,并与滚动环精确接触,在同一直线上没有接触点。4.每一次收购都应该是正确的。将金属软管安装在蒸汽进气管和冷凝器出口管外,应放松,5.不要承受管道的重量和压力。6.设备怠速时应正常,无噪声或剧烈振动。7.确保滚轮与滚圈、齿轮、齿轮环、齿轮、滚环之间的线接触面长度占总长度的85%以上。4.2 可能会出现故障和对应的解决方案表4-1故障及措施6 设计小结这个设计对我来说,是很难完成的,整个设计所花的时间很长,我在阅读材料的过程中,在设计过程中发现自己的缺点,也是很有收获的。老师和许多未知的研究人员曾做过相同的设计,并对我提供了很大的帮助,在这里,首先表示我真诚的感谢。这个毕业设计意义重大。在干燥设备中要考虑各种问题,在图纸过程中容易出现的问题,以及图纸上各种标准零件的绘制方法。这些经历不仅给了我们相应行业的第一次体验,也让我们明白了自身存在的不足,同时也让我们思考如何弥补自己的不足。这些都是很宝贵的,尽管老师的悉心指导和学生的热情帮助,但设计肯定会有很多缺点。我希望你的老师会纠正他们。希望这一系列的事情能在后来者的手中得到更好的改善。参考文献1 金国淼.干燥设备M.北京:化学工业出版社,2005.2 番永康,王喜忠.现代干燥技术M.北京:化学工业出版社,1998.3 张裕中. 食品工厂机械与设备M.北京:中国轻工业出版社,1981.4Carl W Hall Dean.Process Engineering for Dry Milk,1980.5K Masters.Spray Drying Handbook,1979.6 夏诚意.干燥讲义M.南京:南京化工学院,1979.7 邱宣怀.机械设计M.高等教育出版社,1997.8 高元奎.食品干燥原理与技术基础M.北京:中国轻工业出版社,1986.9 成大先.机械设计手册M.化学工业出版社,2004.10 张洪元.干燥作业M.北京:高等教育出版社,1956.11 陈新谋,刘悟日.高频介质加热技术M.北京:科学出版社,1979.12G. Beckmann and I. Kleis, Abtragsvemchle$3 van Metallen, Verlagfur Grundstoff-Industrie, Leipzig, 1983.13Perry J H,Chilton CH.Chemical Engineers Handbook,5th ed,1973.14 于才渊.干燥设备设计手册M.北京:化学工业出版社,2004.15A. Kunz;B. Matthes, E. Broszeit and K.H. Kloos, Application of TiN-coated bushings in the standard method for indicating the wear characteristics of hydraulic fluids in vane pumps,Wear, 162-164 (1993) 966970.33 附录 附录1外文文献中文翻译 附录2外文译文文献复印件柔性丝状粒子在回转干燥器中传热传质的实验研究摘要对柔性丝状粒子的传热传质进行了实验研究。结果表明,DRM壁的温度对旋转干燥器中颗粒的传热传质有明显的影响,随着干壁温度的升高,切梗颗粒的温度显著升高,而钼含量急剧下降。在预热干燥阶段和恒定干燥速率周期内,转速对颗粒温度的影响较小,颗粒的含水量随转速的增加而减小。随着气流温度的升高,颗粒温度升高,水分蒸发速率增加,最终钼含量降低。在恒定干燥速率期间,随着干燥速度的增加,部分节段的温度降低,而在干涸速率期间增加。随着气流速度的增加,含水率显著降低。关键词:柔性丝状粒子,传热,传质,实验方法。介绍颗粒颗粒松散地堆积在气相或液相中,广泛存在于化工、水泥、石灰、煤、面粉、医药、陶瓷、能源、食品等工业领域。消耗大量的能量使其成为粒状粒子制造过程中最耗能的操作之一。干燥是通过热处理从材料中除去水分的常用方法之一(1)。在3050的储存温度范围内开始发生内部自加热。采用二阶偏微分方程研究容器内瞬态温度分布(2)。它可以被描述为一种重要的工业保存方式,其中食物和农产品的含水量和活性降低,以最小化生化、化学和微生物劣化。此外,在干燥过程中,物料和气流之间总是发生传热传质,在干燥过程中起着极其重要的作用。干燥过程通常受物料颗粒状态、表面蒸发速率和内部水分扩散速率的影响。此外,许多典型的干燥设备,例如固定床干燥器、流化床干燥器、旋转干燥器和微波干燥器已经被用于在许多尝试中处理颗粒。通过实验和数值方法,研究了旋转干燥器中物料与气流、物料和转鼓之间的传热传质问题。MykLeSTAD首先预测整个干燥过程中颗粒的产品水分含量,其基于干燥气流的温度、颗粒的初始含水量和产品进料速率。采用传热传质方程研究了木材颗粒的含水率和温度。用阿伦尼乌斯方程计算了颗粒温度与传质系数的关系然而,干燥器的不同部位的柔性丝状颗粒在不同的温度下被加热,这可以提高工艺的效率和材料的质量。研究了柔性丝状粒子在旋转干燥器内的传热传质过程。并对不同操作条件下的干燥结果进行了预测,并分析了旋转干燥器中颗粒的温度和湿度和气流的变化情况。提出了颗粒间的流动是固定的,气相的传热可以忽略不计的热粒子动力学模型。Sharples建立了一个研究干燥过程的模型,并将旋转式干燥机描述为三个阶段,预热、恒速干燥和还原率12 。对谷子干燥动力学的实验结果表明,随着温度的升高和干燥介质的流速的增加,干燥速率显著增加,而随着固体滞留率的增加而降低。概述了新兴的和创新的热干燥技术,这是商业化工业开发的潜力。虽然已经做了大量的工作在旋转式干燥器,仍然缺乏科学和适当的信息对干燥行为的柔性丝状颗粒。旋转干燥器的传热主要有颗粒-鼓壁、颗粒-气体流、颗粒-颗粒和颗粒与气流之间的传质。因此,在旋转式干燥器中,根据滚筒壁温、转速、气流温度和速度等操作参数,对旋转干燥器中的运动颗粒的水分含量和温度进行了实验研究。材料与实验方法2.1。材料性能利用旋转式干燥机对柔性丝状颗粒进行干燥实验,将本研究所涵盖的实验参数列于表1中。本文采用切割茎作为实验材料,由于其结构具有较大的长宽比而被认为是柔性丝状粒子。这种方法利用了阀杆颗粒物理特性,因此提供了一些优于经验关系的优点和便利性,如图1所示。切梗的长度、宽度和厚度分别为14mm、1mm和0.1mm。切割茎颗粒被储存在气密容器中,以保持在本实验中所有实验中水分含量的均匀性。Table 1: Experimentalparameters presented in this paperPropertiesValueLength of dryer, mm570Diameter, mm330Height of flights, mm40Number of flights4Plot ratio of particles18.60%Initial moisture content of particles , kg/kg21%Drying time, s840Fig.1: Experimental material.2.2。实验方法实验装置包括温度控制系统、气体流量系统和滚筒系统三部分。采用油浴法对转鼓壁进行加热。气流从外部压缩,然后被加热到期望的温度,然后通过空气分配板提供给旋转鼓。旋转干燥器的结构如图2所示。在干燥过程中,切断阀杆颗粒。将约5g的干梗颗粒样品以一定的时间间隔从旋转式干燥机中铲出,同时用红外辐射温度计对温度进行测试。另外,储存在密闭容器中,在对流空气烘箱中干燥前称重2h,在100oC2oC.实验操作条件表2示出了在旋转干燥器中使用的实验参数和操作条件的范围。气体流量由速度调节器控制。Table 2: Experimentaloperating conditions in present studyConditionsValueTemperature of drum wall, oC70, 85, 100, 115, 130Rotational speed, r/min8, 10, 12Temperature of gas flow, oC70, 90, 110Velocity of gas flow, m/s0.1, 0.2, 0.3, 0.4结果与讨论图中讨论了不同操作条件对截梗颗粒传热传质的影响,如鼓壁温度、旋转速度、温度和气流速度。对干燥过程中颗粒的水分和温度进行了分析。旋转式干燥机的工作温度通常低于150C15。在干燥过程中,滚筒壁的温度对干梗颗粒的传热和传质起着重要的作用,在这项研究中测试了70130之间的变化。因此,图3(a)和(b)示出了颗粒在干燥时间方面的含水量和温度。结果表明,干燥初期颗粒的温度明显升高,是由于颗粒与鼓壁之间的直接接触所致。结果表明,随着滚筒壁温的升高,截梗颗粒的温度显著升高,含水率显著降低。在70的鼓壁温度条件下,颗粒在预热阶段的水分含量仅下降1%,而在130oC下下降3.5%。滚筒壁与颗粒之间的导热性几乎可以用来提高颗粒的温度,因此水分含量略有下降。由于接触时间的增加,颗粒和气流之间的对流传热和传质明显发生在恒定的干燥速率阶段。此外,表面水分的蒸发结果表明,干梗颗粒内部和外部产生水分梯度和温度梯度,从而加速了水分从内部向外部的转移,相反,温度在那个时期保持稳定。 图3:滚筒壁不同温度下截梗颗粒的含水率和温度。结果表明,随着滚筒壁温的升高,恒速干燥时间缩短。在70条件下,颗粒停留在680,温度保持在约49。然而,图3(a)和(b)表明,当滚筒壁温度升高到130oC时,恒定干燥速率周期的时间约为90,并且颗粒的温度保持在71oC。随着滚筒壁温的升高,含水率显著降低,干燥速率也显著增加。干燥过程中水分含量缓慢下降,同时由于水分含量低,颗粒温度显著升高。在115oC和130oC条件下,可以明显地观察到各干燥速率的变化特征,最终水分含量分别为1.46%和0.71%。在一定条件下,颗粒在不同干燥条件下可能保持不同的干燥速率周期。旋转速度对旋转干燥器中颗粒的运动有影响。切杆颗粒的均匀圆周运动受飞行的影响。在图三(a)和(b)所示的实验中研究了干杆颗粒上的传热传质,以及旋转干燥器在4种转速下的含水量和温度曲线,其值为8r/min、10r/min和12r/min。结果表明,在预热干燥阶段和恒定干燥速率阶段,转速对颗粒温度影响不大。此外,随着转速的增加,分布和加热面更加均匀。根据颗粒与气流之间较大的接触面积,更多的表面水分被蒸发,因此干燥速率快速增加,并且恒定干燥速率周期的时间短。随着干燥速度的增加,颗粒的干燥速率和含水率均降低,颗粒温度迅速升高。(a) (b)图4:不同转速下梗粒的含水量和温度。图4(a)和(b)表明,当转速为8r/min时,颗粒达到干燥后的下降干燥速率周期,在10r/min的条件下干燥540S,在12r/min的条件下干燥400秒,在滞后干燥速率期,水分含量略有下降,C。颗粒与气流、颗粒和颗粒之间的传质很小,通过对流传热和导热获得的热量用来提高温度。气流对颗粒的对流传热和传质起着关键作用。一方面,可以利用气体系统来补充加热面积,从而增加干燥能量。另一方面,水蒸气可以通过气流从旋转式干燥器中有效地取出。不同的气流温度对水分蒸发速率有显著影响。因此,如图5(a)和(b)所示,在不同的气流温度70、90oC和110下,在干茎颗粒上的传热和传质。温度曲线表明,颗粒的温度随着气流温度的升高而增大。颗粒在旋转式干燥器中连续地输送和滴下。随着气流温度的降低,颗粒与气流之间的对流热流率降低,导致颗粒在预热干燥期间颗粒温度缓慢升高。在70条件下,840干燥后的干茎颗粒仍保持在恒定的干燥速率期,而其它两种条件下的颗粒在干燥700后达到下降干燥速率,而水分蒸发速率增加,最终水分含量下降。随着气流温度的升高,颗粒在三种条件下的最终含水率分别为8.88%、6.86%和4.88%。(a)(b)图5:不同气流温度下截梗颗粒的含水率和温度。图6(a)和(b)示出了在不同气流速度下颗粒的含水量和温度的结果,其值分别为0.1M/s、0.2M/s、0.3M/s和0.4M/s。在预热干燥阶段,气流速度对截梗颗粒的温度和水分含量有一定的影响。在恒定的干燥速率期间,增加气流速度可以加强颗粒间的对流传热和传质和气体流动,水蒸发速率也大大增加。因此,通过热传递得到的热量被蒸发,从而导致颗粒温度略微增加,干燥速率显著增加。这四种条件的最终水分含量分别为10.05%、7.19%、5.16%和4.39%,颗粒的温度从78oC变化到83oC。这四种条件下的干茎颗粒在干燥880后保持在恒定的干燥速率阶段,而且可以清楚地看出气流速度对传热的影响不大,对传质有显著影响。4结论本研究以旋转式干燥机为研究对象,对柔性丝状颗粒的传热传质过程进行了一系列干燥实验。实验研究了在不同条件下,滚筒壁温度、旋转速度、温度和气流速度等参数对截梗颗粒含水率和温度的影响。截梗颗粒的温度随着鼓壁温度的升高而显著增加,而含水率显著降低。在预热干燥阶段和恒定干燥速率周期内,转速对颗粒温度的影响较小,颗粒的含水量随转速的增加而减小。随着气流温度的升高,颗粒温度升高,水分蒸发速率增加,最终含水率降低。在恒定干燥速率期间,颗粒的温度随着气流速度的增加而降低,而在下降干燥速率期间增加。随着气流速度的增加,含水率显著降低。文中提出的结果也可供工业应用。随着干燥长度的增加,还可尝试更多的实验方法来测试温度和水分含量,在不同的温度和水分条件下,柔性丝状粒子的有效导热系数和传质系数仍需进一步提高。(a)(b)致谢从对中国国家烟草公司郑州烟草研究院烟草加工技术重点实验室的财政支持和中国国家自然科学基金重大项目(批准号:51390492)真诚地承认。International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering, V0l. 90 (2015) DOI: 10.7763/IPCBEE. 2015. V90. 2Experimental Study on Heat and Mass Transfer of Flexible Filamentous Particles in a Rotary DryerConghui Gu 1, Bin Li 2, Kaili Liu 2, Zhulin Yuan 1+, Wenqi Zhong 11 Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education, Southeast University,Nanjing 210096, China2 Key Laboratory of Tobacco Processing Technology, Zhengzhou Tobacco Research Institute of ChinaNational Tobacco Corporation, Zhengzhou 450001, ChinaAbstract. The effects of temperature of dru m wall, rotational speed, temperature and velocity of gas flowon heat and mass transfer of flexible filamentous particles are experimentally studied. Results showed that temperature of dru m wall had an apparent influence on the heat and mass transfer of particles in a rotary dryer, and the temperature of cut stem particles significantly increased with increase in temperature of dru m wall, while the mo isture content sharply decreased. The rotational speed has little effect on temperature of particles during preheating drying period and constant drying rate period, and moisture content of particles decrease with the increase of rotational speed. Temperature of particles increased, rate of water evaporation increased and the final mo isture content decreased with the increasing of temp erature of gas flow. Temperature of part icles decreased with the increasing of velocity of gas flow during the constant drying rate period, wh ile increased during falling dry ing rate period. The moisture content significantly decreased with the increasing of velocity of gas flow.Keywords: Flexible filamentous particles, heat transfer, mass transfer, experimental method .1. IntroductionGranular particles are loosely piled in gas or fluid phase, which widely exist in the fields of chemical, cement, lime, coal, flour, pharmaceuticals, ceramics, energy, and food industries. Consumption of a large amount of energy makes it one of the most energy intensive operations in the granular particle manufacturing process. Drying is one of the main methods that generally used to store food by removing the moisture from material through thermal treatment 1. Internal self-heating starts to take place at storage temperature range from 30oC to 50oC. A second order partial differential equation was used to investigate transient temperature distribution within a container 2. It can be described as an important industrial preservation way where water content and activity of food and agricultural products are decreased to minimize biochemical, chemical, and microbiological deterioration 3. Furthermore, heat and mass transfer always occur between material and gas flow while drying, and play an extremely important role on the drying process 4, 5. Drying process is usually effected by the state of material particles, vaporization rate of surface and internal moisture diffusion rate. In addition, much typical drying equipment, for example, fixed bed dryers, fluidized bed dryers, rotary dryers and microwave dryers have been used to deal with particles in many attempts . Several researchers have figured out investigations on heat and mass transfer between material and gas flow, material and rotary drum in a rotary dryer by experimental and numerical methods. Myklestad
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