基于温湿度控制的红外热风联合干燥机设计与试验
发布时间：2021-06-06 14:39
为提高热风干燥热效率和干燥均匀性,设计了一款基于温湿度控制的红外热风联合干燥机,分析了气流分配室作为干燥机的关键部件对腔室内部流场分布的影响规律。结构仿真中,以气流控制方程和标准k-ε湍流模型为理论模型,利用CFD软件对气流分配室内腔进行数值模拟分析,得到气流在气流分配室内腔的流动特征,对原物理模型的腔体厚度H进行结构优化,进行了试验验证。结果表明,加入均风板可以显著提高气流分配室内气流速度偏差比和速度不均匀系数;优化后腔体厚度H=100 mm的气流分配室能够很好解决出风口气流分布不均的现象,出风口速度偏差比和速度不均匀系数分别由44.9%和30.2%降低至7.2%、7.0%。验证试验结果表明,平均速度相对误差为4.21%,速度不均匀系数相对误差为1.4%,速度偏差比的最大误差为1.48%,说明结构设计合理,均化气流的效果明显。以鲜面条为研究对象,对该机性能进行试验,得到此红外热风联合干燥时间（50 min）,比单一热风干燥的时间缩短了16.7%。
【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
红外热风联合干燥机结构示意图
气流分配室结构示意图及网格划分如图2所示，该模型结构由进风口、稳压腔、一级均风板、二级均风板、出风口等部分组成，空气经过加热管后进入稳压腔，再通过两级均风板被分配到干燥室，用来对物料干燥和加热。进风口位于气流分配室的最左端，矩形进风口尺寸为120 mm×120 mm;气流分配室的长、宽、高分别为335、185、250 mm;文献[17]研究表明，孔的横向间距xn和纵向间距yn间距介于2d～5d (d为孔直径)范围时，顺序排列的传热效果要好于交叉排列方式，尤其是沿着矩形方式排列的优势更为显著。因此，本文二级均风板上的出风口采用矩阵方式(11×5)排列，其孔径为15 mm，上下中心距及左右中心距分别为30 mm和40 mm;其中，命名左上角第1个出风口为out1，从左向右、自上向下依次命名，最后一个出风口为out55，该均风板上有11个排出风口，自左向右依次标定，如图3b所示。为了避免二级均风板上沿着进风口中心轴线方向的出风口速度过大，一级均风板出风口设计排列方式如图3a所示。图3 一级均风板和二级均风板
通过模拟数据绘制出风口速度分布曲线如图5所示，改进后整个速度主要分布在2.3～3.1 m/s区间范围内，各排速度偏差比最大为17.3%，出风口速度不均匀系数为17.7%，在原始模型中，出风口速度偏差比和速度不均匀系数分别为44.9%和30.2%，与原始模型结果相比，速度偏差比与不均匀系数分别下降了61.4%、41.4%，改进后模型的速度曲线分布优于原始模型的分布，整体速度曲线分布趋势平缓。可以看出出风口速度从第5排2.24 m/s上升至第6排2.77 m/s，然后再次下降至第7排2.27 m/s，这段速度曲线分布并不平缓，以及在第23～33点、第34～44点、第47～52点区间内的速度分布也不平缓，因此还需要考虑其他方案继续进一步优化。2.3.2 风机的选型计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]挂面干燥工艺能耗分析[J]. 魏益民,王振华,于晓磊,武亮,王杰,张影全,张波,郭波莉. 中国粮油学报. 2020(04)
[2]秧盘干燥机气流分配室流场均匀性仿真分析[J]. 于海明,李海源,汪春,李海亮,张欣悦,梁琦,余兵兵. 农机化研究. 2020(02)
[3]茯苓真空脉动中试干燥装置设计与试验[J]. 张卫鹏,郑志安,陈畅,潘忠礼. 农业机械学报. 2019(07)
[4]微波-热风振动流化床干燥机设计与试验[J]. 吕豪,吕黄珍,王雷,吕为乔,万丽娜,赵丹. 农业机械学报. 2019(06)
[5]果蔬干燥箱气流分配室的数值模拟与结构优化[J]. 王健,董继先,王栋,刘育晟. 陕西科技大学学报. 2019(01)
[6]气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计[J]. 李海亮,汪春,胡军,于海明,李庆达,张欣悦. 农业机械学报. 2018(04)
[7]气体射流冲击干燥机气流分配室流场模拟与结构优化[J]. 代建武,肖红伟,白竣文,张茜,谢龙,高振江. 农业工程学报. 2013(03)
[8]锅炉转向室烟气调节屏的调节性能与优化设计[J]. 雷贤良,李会雄,张庆,王太. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[9]双吸离心泵叶片区压力脉动特性分析[J]. 瞿丽霞,王福军,丛国辉,姚志峰. 农业机械学报. 2011(09)
[10]圣女果的气体射流冲击干燥动力学[J]. 王丽红,高振江,肖红伟,林海,姚雪东. 江苏大学学报(自然科学版). 2011(05)
博士论文
[1]基于PTHICD的倾斜料盘式气流冲击干燥装置设计与试验[D]. 代建武.中国农业大学 2015
[2]气体射流冲击颗粒物料干燥机理与参数试验研究[D]. 高振江.中国农业大学 2000
本文编号：3214583
【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
红外热风联合干燥机结构示意图
气流分配室结构示意图及网格划分如图2所示，该模型结构由进风口、稳压腔、一级均风板、二级均风板、出风口等部分组成，空气经过加热管后进入稳压腔，再通过两级均风板被分配到干燥室，用来对物料干燥和加热。进风口位于气流分配室的最左端，矩形进风口尺寸为120 mm×120 mm;气流分配室的长、宽、高分别为335、185、250 mm;文献[17]研究表明，孔的横向间距xn和纵向间距yn间距介于2d～5d (d为孔直径)范围时，顺序排列的传热效果要好于交叉排列方式，尤其是沿着矩形方式排列的优势更为显著。因此，本文二级均风板上的出风口采用矩阵方式(11×5)排列，其孔径为15 mm，上下中心距及左右中心距分别为30 mm和40 mm;其中，命名左上角第1个出风口为out1，从左向右、自上向下依次命名，最后一个出风口为out55，该均风板上有11个排出风口，自左向右依次标定，如图3b所示。为了避免二级均风板上沿着进风口中心轴线方向的出风口速度过大，一级均风板出风口设计排列方式如图3a所示。图3 一级均风板和二级均风板
通过模拟数据绘制出风口速度分布曲线如图5所示，改进后整个速度主要分布在2.3～3.1 m/s区间范围内，各排速度偏差比最大为17.3%，出风口速度不均匀系数为17.7%，在原始模型中，出风口速度偏差比和速度不均匀系数分别为44.9%和30.2%，与原始模型结果相比，速度偏差比与不均匀系数分别下降了61.4%、41.4%，改进后模型的速度曲线分布优于原始模型的分布，整体速度曲线分布趋势平缓。可以看出出风口速度从第5排2.24 m/s上升至第6排2.77 m/s，然后再次下降至第7排2.27 m/s，这段速度曲线分布并不平缓，以及在第23～33点、第34～44点、第47～52点区间内的速度分布也不平缓，因此还需要考虑其他方案继续进一步优化。2.3.2 风机的选型计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]挂面干燥工艺能耗分析[J]. 魏益民,王振华,于晓磊,武亮,王杰,张影全,张波,郭波莉. 中国粮油学报. 2020(04)
[2]秧盘干燥机气流分配室流场均匀性仿真分析[J]. 于海明,李海源,汪春,李海亮,张欣悦,梁琦,余兵兵. 农机化研究. 2020(02)
[3]茯苓真空脉动中试干燥装置设计与试验[J]. 张卫鹏,郑志安,陈畅,潘忠礼. 农业机械学报. 2019(07)
[4]微波-热风振动流化床干燥机设计与试验[J]. 吕豪,吕黄珍,王雷,吕为乔,万丽娜,赵丹. 农业机械学报. 2019(06)
[5]果蔬干燥箱气流分配室的数值模拟与结构优化[J]. 王健,董继先,王栋,刘育晟. 陕西科技大学学报. 2019(01)
[6]气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计[J]. 李海亮,汪春,胡军,于海明,李庆达,张欣悦. 农业机械学报. 2018(04)
[7]气体射流冲击干燥机气流分配室流场模拟与结构优化[J]. 代建武,肖红伟,白竣文,张茜,谢龙,高振江. 农业工程学报. 2013(03)
[8]锅炉转向室烟气调节屏的调节性能与优化设计[J]. 雷贤良,李会雄,张庆,王太. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(10)
[9]双吸离心泵叶片区压力脉动特性分析[J]. 瞿丽霞,王福军,丛国辉,姚志峰. 农业机械学报. 2011(09)
[10]圣女果的气体射流冲击干燥动力学[J]. 王丽红,高振江,肖红伟,林海,姚雪东. 江苏大学学报(自然科学版). 2011(05)
博士论文
[1]基于PTHICD的倾斜料盘式气流冲击干燥装置设计与试验[D]. 代建武.中国农业大学 2015
[2]气体射流冲击颗粒物料干燥机理与参数试验研究[D]. 高振江.中国农业大学 2000
本文编号：3214583
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