茶叶滚筒式摇青机结构优化设计及内部流场数值模拟研究

发布时间：2024-03-20 04:31

　　【目的】滚筒式摇青机是武夷岩茶制作关键工艺设备,摇青工艺决定茶叶品质。针对现有摇青机工作过程中存在流场分布不均匀、茶叶摇青质量差的问题,对摇青机进行了结构优化及内部流场数值模拟研究。【方法】对摇青机核心部件风管设计了3种优化结构(模型A、模型B和模型C),并利用计算流体力学软件STAR-CCM+对3种风管结构的摇青筒流场进行CFD数值模拟及温度场云图、速度分布云图Matlab统计分析。【结果】数值模拟结果表明:摇青机结构优化模型A合理设置环形挡风圈导流板,摇青筒风速在中高速段(5.0～14.9 m/s)占比最高为64.4%,摇青筒温度在中高温段(318 K及以上)占比82.5%,摇青机风管优化模型A比其它两种优化模型更好,研制的样机与传统摇青机在摇青筒内不同位置监测点温度和速度数据分析对比表明:样机摇青筒内温度和风速标准差小,监测温度、风速数据波动性小;评价摇青筒内温度和风速流场均匀性指标温度变异系数CV_T、风速变异系数CV_V小,分别为0.58%、4.98%。【结论】利用优化的摇青机做茶试验及摇青毛茶品质感官评审,试验结果表明机械结构优化后的...

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【部分图文】：

图1摇青机整体结构

滚筒式摇青机整体结构设计如图1所示，整机由福建武夷山市鑫田机械有限公司制造。摇青机滚筒总长3.0m，直径1.1m，摇青室容积大约10.36m3。机械结构主要由底架、风机、风管、电加热、传动装置、摇青滚筒等组成。电热丝加热装置放置在离心风机进风入口处，加热后热风由风管输送至摇....

图2滚筒式摇青机热风走向

传统摇青机热风在离心风机作用下从风管前端吹送至风管末端，风管末端由于设置挡板、并与摇青筒右侧壁镶接，气流堵塞导致热风反弹吹回，造成风管末端一侧摇青温度高、风力强度大，摇青筒不同部位风力强度及温度不均衡，滚筒式摇青机热风走向图见图2。温度和风力不均匀影响茶叶摇青发酵，风管末端一侧温....

图3摇青筒风管结构

图2滚筒式摇青机热风走向本研究对滚筒式摇青机进行优化设计，并对风管结构做了3种优化设计方案：（1）风管模型A，在风管内部增设环形挡风圈导流板，增加流阻，将进入摇青筒内的热风在导流板作用下引导气流进入到圆筒内部中间区域、改善摇青筒气流均匀性；（2）风管模型B，改变送风管圆柱侧面孔....

图4摇青筒计算几何模型

通过Pro/E建立摇青筒三维模型，计算几何模型如图4所示，由送风管、摇青筒模型、进出口组成。为使进口的空气流动充分均匀，结合实际摇青筒进风口处接离心风机的出风口，将摇青筒的进口处延长一定长度的圆形管道，延长的管道段作为静止处理（不旋转），摇青筒及内部风管以一定转速绕中心轴旋转，分....

本文编号：3932964