油菜脱出物风力清选装置研究与优化

发布时间：2020-10-23 07:47

　　 本文在大量收集整理相关文献的基础上,介绍了脱粒机清选装置的研究概况,分析了现有清选装置的优缺点,同时结合我国油菜收获机械的性能特点,针对目前油菜收获清洁率低、含杂率高的问题,设计了一种油菜脱出物风力清选装置。对油菜脱出物风力清选装置主要部件进行了结构与参数研究,对旋风分离筒内部的气相流场的分布状况进行理论分析,根据理论分析的结果,利用MATLAB分析软件对旋风分离筒的结构进行优化改进,应用FLUENT软件对不同进料高度的旋风分离筒内部的气相流场仿真分析及对旋风分离筒的进料高度进行优化设计,得到了较优的进料高度。最后将优化设计的油菜脱出物风力清选装置运用在湖南农业大学研制的5TY-100型油菜脱粒机进行试验验证,得到了以下结论。通过油菜脱出物的物理特性测定,得到了油菜籽粒所占比例为87.4%,果荚壳所占比例为3.6%,轻杂物所占比例为8.9%；油菜籽的悬浮速度为6.52-7.46m/s,果荚壳的悬浮速度为2.53-3.23m/s,轻杂物的悬浮速度2.21-2.83m/s；油菜籽粒的摩擦角为17.7°。设计了一种油菜脱出物风力清选装置,对其总体结构和工作原理进行了设计和介绍,对旋风分离筒,扬谷器,输送搅龙和吸杂风机等关键部件的参数进行了确定。通过对旋风分离筒内部的气相流场的分布状况进行理论分析,得到旋风分离筒内部的切向速度分布图和压力场的一般数学表达式。根据理论分析的结果,以旋风分离器的清选效果为目标,利用MATLAB分析软件对旋风分离筒的结构进行优化改进,得到旋风分离筒较优的结构参数：入料口宽度b=100mm,旋风分离筒的半径R=150mm。利用FLUENT对不同进料高度旋风分离筒内部气流场模拟仿真分析；根据气流场的分布状况对旋风分离筒的进料高度进行优化,得到对于此油菜脱出物风力清选装置,其进料高度H应取最低值。将优化设计的油菜脱出物风力清选装置运用在湖南农业大学研制的5TY-100型油菜脱粒机进行试验验证,试验结果表明在扬谷器的转速为445r/min,风机的转速为1000r/min时,成熟度为95%左右的油菜清选效果较好；喂入量不超过0.14kg/s时其清选性能指标能满足国家标准的要求。
【学位单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S225.99
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 清选装置的研究概况
        1.2.1 筛选
        1.2.2 风选
        1.2.3 筛清选
        1.2.4 旋风分离器
        1.2.5 发展趋势
    1.3 研究的主要内容和方法
    1.4 技术路线
    1.5 本章小结
第二章 油菜脱出物的物料特性分析
    2.1 试验材料
    2.2 脱出物各组分质量
        2.2.1 试验目的
        2.2.2 试验仪器
        2.2.3 试验方法
        2.2.4 试验结果
    2.3 脱出物各组分的悬浮速度
        2.3.1 试验目的
        2.3.2 试验仪器
        2.3.3 试验方法
        2.3.4 试验结果
    2.4 油菜籽的摩擦角
        2.4.1 试验目的
        2.4.2 试验仪器
        2.4.3 试验方法
        2.4.4 试验结果
    2.5 本章小结
第三章 油菜脱出物风力清选装置的结构与参数研究
    3.1 整体结构
    3.2 关键部件
        3.2.1 旋风分离筒
        3.2.2 扬谷器
        3.2.3 螺旋输送器
        3.2.4 吸风机
    3.3 本章小结
第四章 旋风分离筒内气相流场的理论分析与优化改进
    4.1 切向速度的理论分析
    4.2 压力场的理论分析
    4.3 旋风分离筒的优化改进
        4.3.1 目标函数
        4.3.2 约束条件
        4.3.3 Matlab优化
    4.4 本章小结
第五章 基于FLUENT旋风分离筒进料高度的优化
    5.1 FLUENT软件介绍
    5.2 模型及网格的划分
    5.3 计算方法与边界条件的选择
    5.4 模拟结果及分析
        5.4.1 进料高度对筒内压力和速度的影响规律
        5.4.2 进料高度对筒内切向速度的影响规律
        5.4.3 进料高度对筒内轴向静态压力的影响规律
        5.4.4 进料高度对筒内涡核的影响规律
        5.4.5 结论
    5.5 本章小结
第六章 试验结果与讨论
    6.1 试验环境
    6.2 试验材料
    6.3 仪器设备
    6.4 评价指标
    6.5 不同成熟度的油菜对清选性能指标的影响
    6.6 不同喂入量对油菜清选性能指标的影响
    6.7 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

【引证文献】

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1 吕磊;吴明亮;Cedric;谢伟;向伟;;基于旋风式烘干机的油菜籽干燥工艺优化[J];食品与机械;2017年05期

本文编号：2852740