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摘要
隨著我國(guó)對(duì)飼料的需求加大，資源的不足。飼料的生產(chǎn)已經(jīng)是我國(guó)重要的問(wèn)題，對(duì)此的最好解決方法是對(duì)動(dòng)物的廢棄物加已回收利用。
針對(duì)動(dòng)物廢棄物的干燥利用，設(shè)計(jì)出一種粉末干燥機(jī)，主要用于畜禽廢棄物的運(yùn)輸，干燥利用的處理。設(shè)計(jì)需要合理簡(jiǎn)潔，有較高的效率，能有效的干燥畜禽的廢棄物并轉(zhuǎn)化成有用的資源。粉末干燥機(jī)分為專業(yè)的回轉(zhuǎn)、三筒、單筒等結(jié)構(gòu)，根據(jù)加工的物料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和配套設(shè)備也不相同，研究出如何將上料機(jī)、烘干機(jī)、熱風(fēng)等方配套成一個(gè)專業(yè)的粉體干燥機(jī)設(shè)備。
關(guān)鍵詞 ：下腳料；干燥；粉末干燥器
Abstract
With China's 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
目錄
1.1 概述 4
1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況 4
1.3 國(guó)外的發(fā)展概況 5
1.4 本課題設(shè)計(jì)的目的 5
1.5 工藝的設(shè)計(jì)： 5
1.6 主要的設(shè)備與裝置 7
表1-3 主要的設(shè)備與裝置 7
2 造粒過(guò)篩機(jī) 8
3 粉末干燥機(jī) 8
2 粉末干燥機(jī)特性原理 9
2.1 粉末干燥機(jī)的特點(diǎn) 9
2.2 粉末干燥機(jī)的基本原理 9
2.3 粉末干燥機(jī)的分類 9
2.4 干燥設(shè)備的改進(jìn)發(fā)展 10
3 粉末干燥機(jī)的計(jì)算 11
3.1粉末干燥機(jī)的條件參數(shù) 11
3.2 干燥機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 11
3.2.1 物料產(chǎn)生的熱量計(jì)算 11
3.2.2 干燥機(jī)的干燥尺寸的相關(guān)計(jì)算: 11
3.2.3 干燥機(jī)功率的計(jì)算: 12
表3-1 圓柱齒輪參數(shù) 13
（7）鏈的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和輸送裝置間的相關(guān)參數(shù)計(jì)算： 14
表3-2 鏈傳動(dòng)的參數(shù) 15
3.2.5 筒的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 15
D ：表示筒體外徑，取得D=1500 mm; 21
圖3.7 端蓋 22
3.2.6 密封罩和排氣管的相關(guān)參數(shù)計(jì)算 22
（1）設(shè)計(jì)時(shí)的跟據(jù)： 22
（2）空氣對(duì)流量的計(jì)算： 22
（3）排氣管徑的計(jì)算： 23
（4） 引風(fēng)機(jī)的選擇 23
4 設(shè)備的安裝和調(diào)試 23
4.1 設(shè)備的安裝 24
表4-1故障及措施 24
6 設(shè)計(jì)小結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
附錄1外文文獻(xiàn)中文翻譯 27
附錄2外文譯文文獻(xiàn)復(fù)印件 34
1.1 概述
目前,畜禽養(yǎng)殖和屠宰在中國(guó)的數(shù)量在世界前列。全國(guó)有幾十家大型屠宰場(chǎng),遍布全國(guó)的個(gè)體屠宰場(chǎng)數(shù)不勝數(shù)。除了每天向市場(chǎng)供應(yīng)幾噸豬肉,這些屠宰場(chǎng)也會(huì)伴隨著大量的廢物,如疾病、死鳥(niǎo)、骨頭、羽毛等。如何處理這些廢物是屠宰工廠的頭疼問(wèn)題。一些屠宰場(chǎng)甚至丟棄這些廢物,污染環(huán)境,造成資源浪費(fèi)。隨著環(huán)境保護(hù)需求的增加和動(dòng)物蛋白飼料需求的增加,市場(chǎng)迫切需要一種可用于屠宰畜禽的無(wú)害化處理,使其成為蛋白質(zhì)飼料設(shè)備。根據(jù)這一要求,設(shè)計(jì)了一套畜禽糞便處理設(shè)備?？蓪?duì)屠宰屠宰生產(chǎn)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行煮沸、干燥、粉碎,最終形成動(dòng)物蛋白飼料。這樣可以防止環(huán)境污染,把廢物轉(zhuǎn)化為財(cái)富。是一種具有廣闊市場(chǎng)前景的環(huán)保設(shè)備。如何建設(shè)環(huán)境友好型節(jié)約型社會(huì)是近年來(lái)最為關(guān)注的話題。對(duì)中國(guó)共產(chǎn)黨中央委員會(huì)提出的廢物在2006 1號(hào)文件處理的明確要求。相信這種環(huán)保設(shè)備將迎來(lái)新一輪的活力。
畜禽廢棄物處理設(shè)備由帶式輸送機(jī)、破碎機(jī)、蒸發(fā)器、螺旋輸送機(jī)、榨油機(jī)、粉碎機(jī)和旋風(fēng)除塵器組成。其生產(chǎn)工藝為:將禽病、死禽、骨等畜禽廢棄物通過(guò)帶式輸送機(jī)破碎進(jìn)入破碎機(jī),變小。將這些團(tuán)塊煮熟、攪拌、油分離并干燥到烹調(diào)和干燥設(shè)備中,干燥后的產(chǎn)品通過(guò)螺旋輸送機(jī)輸送到油壓機(jī),以進(jìn)一步提取油。脫脂后,將產(chǎn)品粉碎成粉碎機(jī),制成肉骨粉的最終產(chǎn)品。肉骨粉是一種可用于家禽和水產(chǎn)品的動(dòng)物蛋白飼料。
1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況
干燥設(shè)備制造業(yè)在中國(guó)已經(jīng)走過(guò)了20年,從形成、發(fā)展到成熟。數(shù)據(jù)表明1982年,我國(guó)只能生產(chǎn)6萬(wàn)種干燥設(shè)備。2002,中國(guó)能生產(chǎn)50萬(wàn)種干燥設(shè)備。目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要常規(guī)干燥設(shè)備和國(guó)際市場(chǎng)所需的主要干燥設(shè)備。
隨著市場(chǎng)需求的變化,國(guó)內(nèi)大型干燥機(jī)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局已被打破。生產(chǎn)廠家已經(jīng)從幾十家發(fā)展到幾十家,并且產(chǎn)品的技術(shù)水平發(fā)展迅速。與國(guó)外產(chǎn)品相比,差距越來(lái)越小。在中國(guó),重型干燥設(shè)備行業(yè)的發(fā)展已被世界產(chǎn)業(yè)的高度重視。目前我國(guó)的干燥設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了柔性復(fù)合加工。未來(lái),大型組合式復(fù)合干燥加工設(shè)備的發(fā)展方向主要是通過(guò)兩臺(tái)主機(jī)開(kāi)發(fā)一種復(fù)合加工和干燥設(shè)備,因?yàn)樾枰稍镌O(shè)備的加工部件是一批以上的小批量產(chǎn)品。CESS復(fù)雜,輔助時(shí)間和處理周期長(zhǎng)。整個(gè)過(guò)程受到干燥設(shè)備的限制,可以完全實(shí)現(xiàn)兩個(gè)組合加工中心。目前,在中國(guó)的烘干機(jī)的價(jià)格是國(guó)外同類產(chǎn)品的一半。另一方面,由于干燥設(shè)備的大型化,大部分干燥機(jī)還涉及現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試和售后服務(wù)。因此,對(duì)于國(guó)內(nèi)用戶來(lái)說(shuō),選用好的包裝機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)商才能確保您的設(shè)備運(yùn)行更可靠,更節(jié)能高效的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。如今,簡(jiǎn)單的價(jià)格優(yōu)勢(shì)不再明顯。根據(jù)對(duì)中國(guó)干燥行業(yè)市場(chǎng)前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告,指出干燥設(shè)備企業(yè)需要從價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向企業(yè)內(nèi)部的工作。強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,產(chǎn)品質(zhì)量的提高,核心技術(shù)的掌握和創(chuàng)新,品牌影響力的擴(kuò)大。當(dāng)然,干燥設(shè)備企業(yè)也需要根據(jù)自己的情況對(duì)未來(lái)的投入產(chǎn)出比進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè),從而有選擇地進(jìn)行投資,逐步過(guò)渡。
1.3 國(guó)外的發(fā)展概況
國(guó)外的粉末干燥技術(shù)總體是要比我國(guó)先進(jìn)的,國(guó)際粉末干燥企業(yè)擁有多個(gè)品牌和優(yōu)良的特性,能夠很好地滿足客戶對(duì)粉末干燥機(jī)各項(xiàng)性能的要求。當(dāng)今國(guó)外干燥技術(shù)的擁有者要在研究:1.如何提高熱利用率,減少污染;2。使干燥器衛(wèi)生,無(wú)交叉污染,無(wú)菌,3。多功能復(fù)合功能干燥工藝(造粒,藥物包衣),4。具有高附加值和高質(zhì)量干燥功能材料。并且朝著:1.高溫收塵技術(shù);2.超細(xì)粉體(納米和亞微米)干燥;3、在干燥過(guò)程中如何控制產(chǎn)品顆粒的結(jié)構(gòu);4.解決環(huán)境、生態(tài)等問(wèn)題;5.從產(chǎn)品生命周期和干燥工程優(yōu)化的角度,對(duì)4個(gè)主題的發(fā)展進(jìn)行了展望。
1.4 本課題設(shè)計(jì)的目的
本設(shè)計(jì)的目的是檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果而擬定的一個(gè)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)單，高效的粉末干燥機(jī)器。鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)，畫(huà)圖以及創(chuàng)造能力，加深對(duì)機(jī)械行業(yè)方面的知識(shí)的理解。
1.5 工藝的設(shè)計(jì)：
工藝流程：
圖1.1 總的工藝流程圖
生產(chǎn)的流水線：
圖1.2 總生產(chǎn)流水圖
1.6 主要的設(shè)備與裝置
表1-3 主要的設(shè)備與裝置
主要設(shè)備介紹：
1水處理設(shè)備
將自來(lái)水用于預(yù)處理、脫鹽、殺菌、滅菌前的檢測(cè),生產(chǎn)出合格的純凈飲用水。用水處理設(shè)備使生產(chǎn)使用水最少達(dá)到生活用水的標(biāo)準(zhǔn).
2 造粒過(guò)篩機(jī)
其主要的工作原理是將物料送入粉碎室,再由旋轉(zhuǎn)刀片切割和分級(jí)輪轉(zhuǎn)動(dòng),粉末通過(guò)導(dǎo)向環(huán)進(jìn)入分級(jí)室,并進(jìn)行粉刷。流入葉片的ER同時(shí)受到空氣動(dòng)力和離心力的影響。由于質(zhì)量大,粉末中的顆粒大于臨界粒徑(分級(jí)粒徑)。粒子被拋回到粉碎室并繼續(xù)被粉碎。小于負(fù)壓直徑的顆?？赏ㄟ^(guò)負(fù)壓風(fēng)輸運(yùn)方式通過(guò)負(fù)壓送風(fēng)方式送入旋風(fēng)分離器和袋式除塵器。
它是由主機(jī)、輔機(jī)，電子控制箱這三部分組成。它有風(fēng)選擇、無(wú)網(wǎng)、材料尺寸均勻等幾個(gè)特點(diǎn)。生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。
3 粉末干燥機(jī)
粉末干燥機(jī)廣泛用于米粉、谷物、淀粉、畜禽下腳料等的干燥。還能于化學(xué)工業(yè)、環(huán)醫(yī)學(xué)方面粘性物質(zhì)的干燥。其成品有粉狀、顆粒狀等幾種情況。
工作原理:將滾筒中放入水蒸氣或者導(dǎo)熱油,以幾種方式涂布在滾筒表面,加熱、固化和制革。特殊刮刀將刮掉并送入后續(xù)加工產(chǎn)品。
廣泛的應(yīng)用，使用滾筒干燥的液體材料，必須是移動(dòng)的、附著力和熱穩(wěn)定性。材料的形態(tài)可分為懸浮液和乳液。溶膠等。道氣供熱介質(zhì)簡(jiǎn)單,常用飽和水蒸氣。
2 粉末干燥機(jī)特性原理
2.1 粉末干燥機(jī)的特點(diǎn)
1熱效率高。除了氣缸蓋端部有少量的熱輻射和熱損失外,絕大部分熱量用于濕部的汽化,熱效率可達(dá)70%~80%。
2干燥速率大。干燥過(guò)程可以快速的進(jìn)行
3應(yīng)用范圍廣。用于圓筒干燥的液體材料必需具有流動(dòng)性、附著力和熱穩(wěn)定性等幾種條件。材料有懸浮液、乳液、溶膠等幾種形態(tài)。
4單機(jī)的生產(chǎn)能力受氣缸的大小限制。同樣的設(shè)備處理進(jìn)料液的能力也受到很多相關(guān)的影響。
5氣體加熱介質(zhì)很簡(jiǎn)單。熱水能作為介質(zhì);一般不使用過(guò)熱蒸汽或煙霧。
6刮刀容易受到磨損,使用周期較短。油缸腐蝕和刮刀腐蝕后,很難對(duì)缸體進(jìn)行修復(fù)。粉末干燥器的基本原理
2.2 粉末干燥機(jī)的基本原理
材料液體的表面張力是液肽分子和分類液肽分子之間的引力，粘附力是液體與金屬氣缸壁之間不同分子的吸引力。當(dāng)粘附力大于表面張力時(shí)，形成薄膜。表面張力接近水，干燥時(shí)可獲得較高的產(chǎn)量。材料的粘度和液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦有關(guān)，與材料的流動(dòng)性成反比。因此，當(dāng)液體粘度過(guò)高時(shí)，應(yīng)增加溫度以降低粘度。此外，墻體材料在表面有不同的吸附力，也影響材料。下壁溫度更容易附著在材料上,氣缸速度更快,線速度高,材料容易附著。在實(shí)際生產(chǎn)中,滾筒干燥機(jī)的成膜通常是通過(guò)薄膜或膜厚控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。附著在氣缸壁壁上的干燥特性與液體的物理性質(zhì)有關(guān)。均勻液體的干燥是在溶劑氣化和溶質(zhì)在圓筒壁上結(jié)晶時(shí)所形成的固體膜。乳液干燥和乳液的干燥具有顆粒分散和顆粒自由能大的特點(diǎn),在溶劑蒸發(fā)或破乳脫水過(guò)程中,顆粒沉積在壁面上以形成固體膜。材料膜的厚度,在膜的形成過(guò)程中,在氣缸壁上干燥。
干燥過(guò)程中的傳熱傳質(zhì):圓筒表面膜干燥的原理是因?yàn)闅飧缀筒牧夏鳠岜诘臒嶙?，形成溫度梯度。管?nèi)的傳熱傳遞到材料的膜和膜上，這是由壓痕效應(yīng)引起的。浸沒(méi)在漿體中的氣缸壁的成膜區(qū)域被預(yù)熱,蒸發(fā)效果不明顯。當(dāng)薄膜與材料隨著膜中含水率的降低，干燥年齡減小，蒸發(fā)率顯著降低。
2.3 粉末干燥機(jī)的分類
根據(jù)干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)不同,可分成單滾筒干燥機(jī)、雙滾筒干燥機(jī)和多滾筒干燥機(jī)三種。此外,它可以分為兩種形式:大氣壓力和減壓根據(jù)操作壓力。(1)單滾筒干燥器用于干燥液體或稀釋泥漿。涂層方式通常為浸沒(méi)或飛濺型。筒體采用鑄鐵或鋼板焊接,管內(nèi)加熱介質(zhì)進(jìn)出。填料密封的入口頭結(jié)構(gòu)、管內(nèi)冷凝水、虹吸管、管內(nèi)蒸汽壓力與排水閥之間的壓力差,使管內(nèi)連續(xù)放熱。(2)雙滾筒干燥機(jī)通過(guò)不同的布膜位置的,將其分為輥型和槽型兩種。(3)多管式干燥機(jī),多管式干燥機(jī)用于帶材干燥。和液體物料干燥進(jìn)料和出料方式完全不同。除了干燥帶材外,除了控制濕含量之外,還需要控制形狀的變化。因此,在輸送過(guò)程中,滾子用于減小阻力,并且壁被拉伸變型。
2.4 干燥設(shè)備的改進(jìn)發(fā)展
改善物料在設(shè)備中的流動(dòng)過(guò)程。例如，空氣干燥機(jī)，從直接空氣干燥到脈沖空氣，在脈沖空氣作用下加速干燥粒子，并加強(qiáng)熱量和傳質(zhì)過(guò)程。
增加輔料,改善干燥機(jī)運(yùn)行,擴(kuò)大干燥設(shè)備的范圍。在氣流干燥機(jī)的氣流中,加入分散劑,將空氣干燥機(jī)作用于，干燥分散性差的一些濕物料。
在流化床的干燥機(jī)中，為了提高運(yùn)行性能而增加了一些輔助設(shè)備。在雙層的流化床的上部分增加了松散的擺動(dòng)材料。當(dāng)流化床運(yùn)行時(shí)，松散材料將會(huì)擺動(dòng)和疏松材料以避免死床的形成，從而改善流化床的特性。在臥式多室流化床的第一個(gè)腔室中，加入攪拌裝置來(lái)分散冷凝的濕材料，排除流化床上的大顆粒。
3 粉末干燥機(jī)的計(jì)算
3.1粉末干燥機(jī)的條件參數(shù)
產(chǎn)量為1000t每天。
干燥中物料的一些性質(zhì)和相關(guān)的操作條件：將料液濕含量定為=77%，其密度為=1.37/cm
干燥為粉末狀的產(chǎn)品，刮料點(diǎn)位置的濕含量=6.5%，堆積的密度=0.75/cm，
設(shè)物料的比熱容為=1.575KJ/(kgC)。
進(jìn)料處料溫為=94度,進(jìn)料刮點(diǎn)處料液的溫為=84度。
加熱介質(zhì)為P= 0.38 MPa,最大運(yùn)型壓力P<0.48 MPa。
蒸發(fā)的強(qiáng)度為Rm =35.5kg/(h)，設(shè)干燥停留的時(shí)間為=22.7s,轉(zhuǎn)速為=2.4/min。
輸送的距離為L(zhǎng)s=5.5m，停留時(shí)間為>= 250s。
3.2 干燥機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算
3.2.1 物料產(chǎn)生的熱量計(jì)算
==114.7kg/h。
蒸發(fā)出的水量W===248.8kg/h。
料液的處理速率：=W+=248.8+114.7=363.7kg/h。
干燥機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱負(fù)荷：
Qm=0.268(W+)=1.171W。
干燥機(jī)的總熱負(fù)荷，設(shè)其熱效率m=0.746。Qh=W。水蒸氣的消耗量可以通過(guò)查閱相關(guān)手冊(cè)得出P=0.39MPa蒸氣的tL= 152.7C度，iH=2748kl/kg ,Cl=4.175kl/kgC。
取蒸氣利用系數(shù)=0.79。GW==315.2kg/h
3.2.2 干燥機(jī)的干燥尺寸的相關(guān)計(jì)算:
干燥面積的計(jì)算：計(jì)算出面積為===8.3
筒長(zhǎng)度和直徑的計(jì)算：干燥筒的內(nèi)料膜有效干燥弧面角為，設(shè)取筒體的長(zhǎng)脛比為1,1.5,2
查閱相關(guān)手冊(cè)得出公式D=當(dāng)1.5時(shí) D=1.425m,L=2.257m,
設(shè)1.5時(shí)D=1517mm,L=2410mm
3.2.3 干燥機(jī)功率的計(jì)算:
筒的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)功耗主要是因?yàn)楣伟?、進(jìn)料軸密封、支承阻力
(1) 刮刀作用力矩的確定：擬定將設(shè)計(jì)分為4組，刮刀頂緊力取=3N/mm，接觸到桶體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)D=。固態(tài)膜剝離出筒壁時(shí)所受到的作用力=2.5N/mm ,刮刀取型號(hào)Q235c的材料 ，筒體材料取型號(hào)Q235A的材料，刮刀與筒體間的摩擦系數(shù)為=0.146 .計(jì)算出滾筒的阻力矩為=（P+Pd）R=
max=
(2) 蒸汽進(jìn)氣管內(nèi)外直徑計(jì)算及進(jìn)氣封頭填料函的內(nèi)外力矩計(jì)算
蒸汽體積取自正常操作壓力下的蒸汽狀態(tài)，P=大氣壓，=150.1, 設(shè)是飽和蒸汽壓密度=2. 618kg/Vh ==3.318 冷凝液排除管取直徑252.4的鋼管，ds=2.4cm。飽和蒸氣的流速WH=21.5m/s。
蒸汽管道內(nèi)徑的計(jì)算，Dh==0.0542m取的管。填料室的外徑D=61+=81mm.取填料室軸向的長(zhǎng)度H=mm.計(jì)算填料函的結(jié)構(gòu)尺寸：選用的優(yōu)質(zhì)石棉作為填料。
(3) 螺旋輸送干燥機(jī)功率Ns的計(jì)算：
輸送的距離，LS=4m取輸送量Q==114.6kg/h ，假設(shè)物料無(wú)磨蝕性，取阻力的系數(shù)=1.15備用阻力系數(shù)取K=1.22 計(jì)算公式==KW
(4) 在未確定氣缸厚度等參數(shù)之前,在設(shè)備重量和刮刀力共同作用下,在滾子兩端的摩擦力矩M3由滾輪的拖動(dòng)力矩的4%。
(5)功率=轉(zhuǎn)速：正常下為2.25r/min ,取整為3r/min。鏈與鏈之間傳動(dòng)效率：=0 .92
通過(guò)計(jì)算筒的直徑，長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)速的估計(jì)驅(qū)動(dòng)軸功率范圍可設(shè)定為：
（m=1）=0.15-0.362 =Kw
當(dāng)n=2r/min：==
（0．752-1.757Kw）
當(dāng)n=3r/min：=（1.152-2.647）kW 取=1.772 Kw
(6) 設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的功率與型號(hào)的計(jì)算
功率的計(jì)算：
設(shè)減速傳遞裝置為3級(jí)，
設(shè)總功率的最低值為：==0.795 取儲(chǔ)備的系數(shù)K=1.4
計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率：Nd===3.35 kW 電動(dòng)機(jī)選取用型號(hào)為Y132M1-6電動(dòng)機(jī)，其性能參數(shù)：=950r/min ND=4 kW
模的計(jì)算：查閱相關(guān)書(shū)籍的要求，模數(shù)應(yīng)選擇在 m=(0.007-0.2)A范圍內(nèi)之間。本次設(shè)計(jì)取0,015 A=12.098 mm 并根據(jù)GB1357-87的標(biāo)準(zhǔn)取m=12mm 。
依照機(jī)械方面的相關(guān)手冊(cè)計(jì)算齒輪的尺寸參數(shù)
表3-1 圓柱齒輪參數(shù)
（7）鏈的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和輸送裝置間的相關(guān)參數(shù)計(jì)算：
設(shè)漿的轉(zhuǎn)速=(即=),
當(dāng)=2r/min時(shí)，螺距s=.
當(dāng)=3r/min時(shí)，s=考慮到物料在上的停留時(shí)間要滿足，那么可以以為基準(zhǔn)，取螺距s=0.15,則當(dāng)筒的轉(zhuǎn)速為=2r/min 操作時(shí)可以停留的時(shí)間為：=400s，當(dāng)=3r/min操作時(shí)可以停留的時(shí)間為：=266.6s
取裝料系數(shù)，水平輸送時(shí)，c=1.0
物料輸送量==0.889kg/r 密度=0.8g/=815kg/
D =
取整D =0.16m 。
傳動(dòng)鏈輪尺寸的計(jì)算：?jiǎn)闻沛溳唫鲃?dòng)用于螺桿干燥機(jī)的傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)鏈輪安裝在干燥機(jī)的軸端。速度是滾輪的速度，而小鏈輪安裝在螺旋干燥器的主動(dòng)端上，所以驅(qū)動(dòng)是由加速度驅(qū)動(dòng)的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，螺旋烘干機(jī)的轉(zhuǎn)速是滾筒轉(zhuǎn)速的2倍，與I4=2相比，其鏈傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和參數(shù)和幾何尺寸是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的計(jì)算。鏈傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)如下。
表3-2 鏈傳動(dòng)的參數(shù)
3.2.5 筒的強(qiáng)度與剛度計(jì)算
圖3.1 筒軸向截面尺寸圖
圖3.2 Y軸方向受力分布圖
圖3.3 X軸方向受力分布圖
（1）根據(jù)筒體長(zhǎng)度的計(jì)算和傳動(dòng)裝置直徑的大小、深度刮刀在填料函中的位置以及減速驅(qū)動(dòng)和鋪設(shè),確定氣缸組件承受外力的位置。首先從滾筒的軸向和徑向位置出發(fā),可以建立滾筒部件的力。。
(2) 計(jì)算作用力時(shí)的確定，應(yīng)該以實(shí)際中電動(dòng)機(jī)功率做來(lái)確定筒組件的受力參數(shù)。
依據(jù)電動(dòng)機(jī)的最大功率計(jì)算。傳動(dòng)時(shí)大齒輪在主動(dòng)端的作用力：
大齒輪的扭矩：
=
圓周力：
徑向力：
徑向分力：
垂直分力：
輸送干燥器的鏈傳動(dòng)在主動(dòng)軸端時(shí)所作用的力
輸出時(shí)的功率為：
傳遞時(shí)扭矩為：
鏈條工作時(shí)的拉力為：
徑向的作用力為：
水平徑向的分力為：
垂直徑向的分力為：
滾子的相關(guān)組件的重量的計(jì)算，滾子軸承的反作用力,并且可以預(yù)先估計(jì)滾子組件的重力
筒體壁厚的計(jì)算
端蓋部分的計(jì)算：設(shè)兩側(cè)的重量一致。中心點(diǎn)在筒體兩端 =
由電機(jī)的真實(shí)功率可以得出,D能作為鏟運(yùn)機(jī),通過(guò)消除葉片對(duì)氣缸的最大輸入功率,消除填料函消耗的負(fù)載、軸承阻力和輸出功率,來(lái)減小氣缸的摩擦力。
填料函阻力矩：=
大鏈輪扭矩： =8452
軸承摩擦力矩：設(shè)A+ B=0.05max..
刮刀最大阻力:
max=
刮刀頂緊力:
次種條件下,單位長(zhǎng)度頂緊力:
是=3N/mm的16.6倍.
氣缸徑向力的計(jì)算：
水平分力：
垂直分力:
主動(dòng)軸支坐反力與作用力計(jì)算:
支座反力：是垂直分力.
RAx是水平分力
支座反最大力為:
作用力方向:
從動(dòng)軸支座反力與作用力計(jì)算:
支座反力：RB=RB 垂直分力
設(shè)水平分力RBx,
支坐反力最大為:
RB =
作用力方向:
根據(jù)電機(jī)的功率,當(dāng)軸承設(shè)計(jì)時(shí)，支承反力可作為最大載荷，驅(qū)動(dòng)端大于主動(dòng)端。這可以是基礎(chǔ)。滑動(dòng)軸承可根據(jù)力的方向選擇。
(4) 滾筒的危險(xiǎn)截面的彎矩、扭矩和等效彎矩計(jì)算根據(jù)單滾筒的應(yīng)力分析,部分大型設(shè)備安裝中心端軸危險(xiǎn)截面的活躍,活躍的部分端軸承中心和附近的部分連接氣缸和端蓋的一部分,其他部分無(wú)需計(jì)算。
在大齒輪處的軸斷面之間的彎矩：
=14425
其扭矩為：
其當(dāng)量彎矩為：
在主動(dòng)端軸承處的軸斷面間的彎矩：
=
其扭矩為：
（在本式當(dāng)中，）
其當(dāng)量彎矩為：
筒體的側(cè)斷面彎矩為：
式中 為筒體斷面危險(xiǎn)零界點(diǎn)時(shí)垂直方向的彎矩
筒體斷面危險(xiǎn)零界點(diǎn)時(shí)水平方向的彎矩
得
扭矩為（本式中是B支撐時(shí)的阻力矩）
通過(guò)支座阻力矩的計(jì)算結(jié)果可得
Mk5=
當(dāng)量彎矩為：
(5) 筒組件中各危險(xiǎn)零界點(diǎn)斷面的壁厚計(jì)算和直徑的確定
筒的壁厚應(yīng)滿足相應(yīng)的強(qiáng)度要求。
=
式子中的Sp 為當(dāng)筒體承受壓力大小為P時(shí)所需的最小壁厚。
SP=mm
設(shè)P為最大的工作壓力時(shí)的1.05倍；
P=1.05P=1.050.49=0.514Mp;
式中所示符號(hào)的含義如下：
：當(dāng)筒采用型號(hào)為Q235A的鋼板，在溫度時(shí)的應(yīng)力112MPa;
：為焊縫系數(shù)，本次設(shè)計(jì)取=0.8;
D ：表示筒體外徑，取得D=1500 mm;
SM ：筒體的最小壁厚當(dāng)承受當(dāng)量彎矩時(shí)；
壁厚的計(jì)算：
筒體的壁厚設(shè)計(jì)：
設(shè)計(jì)取14mm。
當(dāng)設(shè)置軸承支承段的軸直徑時(shí)考慮到B的驅(qū)動(dòng)端軸上支承軸承的軸徑達(dá)到基本剛度要求，取得= 0.11d= 170mm,危險(xiǎn)斷面零界點(diǎn)內(nèi)經(jīng)的計(jì)算。
端蓋厚度的設(shè)計(jì)選用材質(zhì)為型號(hào)HT250的鑄鐵，端蓋的部分設(shè)計(jì)是與氣缸結(jié)合一起計(jì)算設(shè)計(jì)的：
mm
結(jié)合環(huán)境的腐蝕和質(zhì)量的影響，計(jì)算設(shè)計(jì)出最小壁厚
=25mm
圖3.7 端蓋
3.2.6 密封罩和排氣管的相關(guān)參數(shù)計(jì)算
（1）設(shè)計(jì)時(shí)的跟據(jù)：
干燥機(jī)工作時(shí)蒸發(fā)水量為W=249kg/h 工廠環(huán)境的平均氣溫=
下雨時(shí)的相對(duì)濕度最大為。
干燥機(jī)的密封罩內(nèi)的平均空氣溫度在——之間。設(shè)取相對(duì)濕度。。
（2）空氣對(duì)流量的計(jì)算：
當(dāng)時(shí)濕含量為
當(dāng)時(shí)濕含量為
干空氣的量：
環(huán)境中空氣的量：
密封罩頂部濕氣體重的流量為：
密封罩頂部濕氣體體積的流量為：
密封罩頂部濕氣體的密度為：
（3）排氣管徑的計(jì)算：
當(dāng)Kb=1.4,引風(fēng)的風(fēng)速為
取得D=0.38m。
（4） 引風(fēng)機(jī)的選擇
當(dāng)引風(fēng)時(shí)體積流量為Vb=4000，排氣管的直徑為D=0.4米,選擇合適的引風(fēng)機(jī)
引風(fēng)機(jī)應(yīng)具備的相關(guān)性能：
轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到n=2900r/min
風(fēng)量為Q=5110
選擇型號(hào)為Y802-2的電動(dòng)機(jī)
電機(jī)功率為：N=1.2kW
4 設(shè)備的安裝和調(diào)試
4.1 設(shè)備的安裝
機(jī)器的安裝應(yīng)在粉碎過(guò)程和軋制過(guò)程之間。對(duì)于蒸汽加熱，應(yīng)在閥門(mén)之前安裝壓力安全閥(P0.4MPa)。例如，傳熱油用于加熱閥門(mén)，而安全的回流管與進(jìn)口閥之前的閥門(mén)并聯(lián)安裝。管道的路徑不小于進(jìn)油管道。安裝完成后，需要:
1.設(shè)備必須穩(wěn)定，在空轉(zhuǎn)時(shí)不能移動(dòng)。
2.組裝后，零件之間不會(huì)有任何干擾。它可以正常工作和自由切換。
3.當(dāng)齒輪精確屏蔽時(shí)，兩個(gè)滾輪平行，并與滾動(dòng)環(huán)精確接觸，在同一直線上沒(méi)有接觸點(diǎn)。
4.每一次收購(gòu)都應(yīng)該是正確的。將金屬軟管安裝在蒸汽進(jìn)氣管和冷凝器出口管外，應(yīng)放松，5.不要承受管道的重量和壓力。
6.設(shè)備怠速時(shí)應(yīng)正常，無(wú)噪聲或劇烈振動(dòng)。
7.確保滾輪與滾圈、齒輪、齒輪環(huán)、齒輪、滾環(huán)之間的線接觸面長(zhǎng)度占總長(zhǎng)度的85%以上。4.2 可能會(huì)出現(xiàn)故障和對(duì)應(yīng)的解決方案
表4-1故障及措施
6 設(shè)計(jì)小結(jié)
這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)，是很難完成的，整個(gè)設(shè)計(jì)所花的時(shí)間很長(zhǎng)，我在閱讀材料的過(guò)程中，在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己的缺點(diǎn)，也是很有收獲的。老師和許多未知的研究人員曾做過(guò)相同的設(shè)計(jì),并對(duì)我提供了很大的幫助，在這里,首先表示我真誠(chéng)的感謝。
這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)意義重大。在干燥設(shè)備中要考慮各種問(wèn)題，在圖紙過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，以及圖紙上各種標(biāo)準(zhǔn)零件的繪制方法。這些經(jīng)歷不僅給了我們相應(yīng)行業(yè)的第一次體驗(yàn)，也讓我們明白了自身存在的不足，同時(shí)也讓我們思考如何彌補(bǔ)自己的不足。這些都是很寶貴的，盡管老師的悉心指導(dǎo)和學(xué)生的熱情幫助，但設(shè)計(jì)肯定會(huì)有很多缺點(diǎn)。我希望你的老師會(huì)糾正他們。希望這一系列的事情能在后來(lái)者的手中得到更好的改善。
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35
附錄
附錄1外文文獻(xiàn)中文翻譯
附錄2外文譯文文獻(xiàn)復(fù)印件
柔性絲狀粒子在回轉(zhuǎn)干燥器中傳熱傳質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究
摘要
對(duì)柔性絲狀粒子的傳熱傳質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，DRM壁的溫度對(duì)旋轉(zhuǎn)干燥器中顆粒的傳熱傳質(zhì)有明顯的影響，隨著干壁溫度的升高，切梗顆粒的溫度顯著升高，而鉬含量急劇下降。在預(yù)熱干燥階段和恒定干燥速率周期內(nèi)，轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒溫度的影響較小，顆粒的含水量隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。隨著氣流溫度的升高，顆粒溫度升高，水分蒸發(fā)速率增加，最終鉬含量降低。在恒定干燥速率期間，隨著干燥速度的增加，部分節(jié)段的溫度降低，而在干涸速率期間增加。隨著氣流速度的增加，含水率顯著降低。
關(guān)鍵詞：柔性絲狀粒子，傳熱，傳質(zhì)，實(shí)驗(yàn)方法。
介紹
顆粒顆粒松散地堆積在氣相或液相中，廣泛存在于化工、水泥、石灰、煤、面粉、醫(yī)藥、陶瓷、能源、食品等工業(yè)領(lǐng)域。消耗大量的能量使其成為粒狀粒子制造過(guò)程中最耗能的操作之一。干燥是通過(guò)熱處理從材料中除去水分的常用方法之一（1）。在30~50℃的儲(chǔ)存溫度范圍內(nèi)開(kāi)始發(fā)生內(nèi)部自加熱。采用二階偏微分方程研究容器內(nèi)瞬態(tài)溫度分布（2）。它可以被描述為一種重要的工業(yè)保存方式，其中食物和農(nóng)產(chǎn)品的含水量和活性降低，以最小化生化、化學(xué)和微生物劣化。此外，在干燥過(guò)程中，物料和氣流之間總是發(fā)生傳熱傳質(zhì)，在干燥過(guò)程中起著極其重要的作用。干燥過(guò)程通常受物料顆粒狀態(tài)、表面蒸發(fā)速率和內(nèi)部水分?jǐn)U散速率的影響。此外，許多典型的干燥設(shè)備，例如固定床干燥器、流化床干燥器、旋轉(zhuǎn)干燥器和微波干燥器已經(jīng)被用于在許多嘗試中處理顆粒。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值方法，研究了旋轉(zhuǎn)干燥器中物料與氣流、物料和轉(zhuǎn)鼓之間的傳熱傳質(zhì)問(wèn)題。MykLeSTAD首先預(yù)測(cè)整個(gè)干燥過(guò)程中顆粒的產(chǎn)品水分含量，其基于干燥氣流的溫度、顆粒的初始含水量和產(chǎn)品進(jìn)料速率。采用傳熱傳質(zhì)方程研究了木材顆粒的含水率和溫度。用阿倫尼烏斯方程計(jì)算了顆粒溫度與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系
然而，干燥器的不同部位的柔性絲狀顆粒在不同的溫度下被加熱，這可以提高工藝的效率和材料的質(zhì)量。研究了柔性絲狀粒子在旋轉(zhuǎn)干燥器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程。并對(duì)不同操作條件下的干燥結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并分析了旋轉(zhuǎn)干燥器中顆粒的溫度和濕度和氣流的變化情況。提出了顆粒間的流動(dòng)是固定的，氣相的傳熱可以忽略不計(jì)的熱粒子動(dòng)力學(xué)模型。Sharples建立了一個(gè)研究干燥過(guò)程的模型，并將旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)描述為三個(gè)階段，預(yù)熱、恒速干燥和還原率[12 ]。對(duì)谷子干燥動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的升高和干燥介質(zhì)的流速的增加，干燥速率顯著增加，而隨著固體滯留率的增加而降低。概述了新興的和創(chuàng)新的熱干燥技術(shù)，這是商業(yè)化工業(yè)開(kāi)發(fā)的潛力。
雖然已經(jīng)做了大量的工作在旋轉(zhuǎn)式干燥器，仍然缺乏科學(xué)和適當(dāng)?shù)男畔?duì)干燥行為的柔性絲狀顆粒。旋轉(zhuǎn)干燥器的傳熱主要有顆粒-鼓壁、顆粒-氣體流、顆粒-顆粒和顆粒與氣流之間的傳質(zhì)。因此，在旋轉(zhuǎn)式干燥器中，根據(jù)滾筒壁溫、轉(zhuǎn)速、氣流溫度和速度等操作參數(shù)，對(duì)旋轉(zhuǎn)干燥器中的運(yùn)動(dòng)顆粒的水分含量和溫度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
材料與實(shí)驗(yàn)方法
2.1。材料性能
利用旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)對(duì)柔性絲狀顆粒進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，將本研究所涵蓋的實(shí)驗(yàn)參數(shù)列于表1中。本文采用切割莖作為實(shí)驗(yàn)材料，由于其結(jié)構(gòu)具有較大的長(zhǎng)寬比而被認(rèn)為是柔性絲狀粒子。這種方法利用了閥桿顆粒物理特性，因此提供了一些優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)和便利性，如圖1所示。切梗的長(zhǎng)度、寬度和厚度分別為14mm、1mm和0.1mm。切割莖顆粒被儲(chǔ)存在氣密容器中，以保持在本實(shí)驗(yàn)中所有實(shí)驗(yàn)中水分含量的均勻性。
Table 1: Experimental parameters presented in this paper
Properties
Value
Length of dryer, mm
570
Diameter, mm
330
Height of flights, mm
40
Number of flights
4
Plot ratio of particles
18.60%
Initial moisture content of particles , kg/kg
21%
Drying time, s
840
Fig.1: Experimental material.
2.2。實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)裝置包括溫度控制系統(tǒng)、氣體流量系統(tǒng)和滾筒系統(tǒng)三部分。采用油浴法對(duì)轉(zhuǎn)鼓壁進(jìn)行加熱。氣流從外部壓縮，然后被加熱到期望的溫度，然后通過(guò)空氣分配板提供給旋轉(zhuǎn)鼓。旋轉(zhuǎn)干燥器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。在干燥過(guò)程中，切斷閥桿顆粒。將約5g的干梗顆粒樣品以一定的時(shí)間間隔從旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)中鏟出，同時(shí)用紅外輻射溫度計(jì)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)試。另外，儲(chǔ)存在密閉容器中，在對(duì)流空氣烘箱中干燥前稱重2h，在100oC±2oC.
實(shí)驗(yàn)操作條件
表2示出了在旋轉(zhuǎn)干燥器中使用的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和操作條件的范圍。氣體流量由速度調(diào)節(jié)器控制。
Table 2: Experimental operating conditions in present study
Conditions
Value
Temperature of drum wall, oC
70, 85, 100, 115, 130
Rotational speed, r/min
8, 10, 12
Temperature of gas flow, oC
70, 90, 110
Velocity of gas flow, m/s
0.1, 0.2, 0.3, 0.4
結(jié)果與討論
圖中討論了不同操作條件對(duì)截梗顆粒傳熱傳質(zhì)的影響，如鼓壁溫度、旋轉(zhuǎn)速度、溫度和氣流速度。對(duì)干燥過(guò)程中顆粒的水分和溫度進(jìn)行了分析。
旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)的工作溫度通常低于150°C〔15〕。在干燥過(guò)程中，滾筒壁的溫度對(duì)干梗顆粒的傳熱和傳質(zhì)起著重要的作用，在這項(xiàng)研究中測(cè)試了70～130℃之間的變化。因此，圖3（a）和（b）示出了顆粒在干燥時(shí)間方面的含水量和溫度。結(jié)果表明，干燥初期顆粒的溫度明顯升高，是由于顆粒與鼓壁之間的直接接觸所致。結(jié)果表明，隨著滾筒壁溫的升高，截梗顆粒的溫度顯著升高，含水率顯著降低。在70℃的鼓壁溫度條件下，顆粒在預(yù)熱階段的水分含量?jī)H下降1%，而在130oC下下降3.5%。滾筒壁與顆粒之間的導(dǎo)熱性幾乎可以用來(lái)提高顆粒的溫度，因此水分含量略有下降。由于接觸時(shí)間的增加，顆粒和氣流之間的對(duì)流傳熱和傳質(zhì)明顯發(fā)生在恒定的干燥速率階段。此外，表面水分的蒸發(fā)
結(jié)果表明，干梗顆粒內(nèi)部和外部產(chǎn)生水分梯度和溫度梯度，從而加速了水分從內(nèi)部向外部的轉(zhuǎn)移，相反，溫度在那個(gè)時(shí)期保持穩(wěn)定。
圖3：滾筒壁不同溫度下截梗顆粒的含水率和溫度。
結(jié)果表明，隨著滾筒壁溫的升高，恒速干燥時(shí)間縮短。在70℃條件下，顆粒停留在680℃，溫度保持在約49℃。然而，圖3（a）和（b）表明，當(dāng)滾筒壁溫度升高到130oC時(shí)，恒定干燥速率周期的時(shí)間約為90℃，并且顆粒的溫度保持在71oC。隨著滾筒壁溫的升高，含水率顯著降低，干燥速率也顯著增加。干燥過(guò)程中水分含量緩慢下降，同時(shí)由于水分含量低，顆粒溫度顯著升高。在115oC和130oC條件下，可以明顯地觀察到各干燥速率的變化特征，最終水分含量分別為1.46%和0.71%。在一定條件下，顆粒在不同干燥條件下可能保持不同的干燥速率周期。
旋轉(zhuǎn)速度對(duì)旋轉(zhuǎn)干燥器中顆粒的運(yùn)動(dòng)有影響。切桿顆粒的均勻圓周運(yùn)動(dòng)受飛行的影響。在圖三（a）和（b）所示的實(shí)驗(yàn)中研究了干桿顆粒上的傳熱傳質(zhì)，以及旋轉(zhuǎn)干燥器在4種轉(zhuǎn)速下的含水量和溫度曲線，其值為8r/min、10r/min和12r/min。結(jié)果表明，在預(yù)熱干燥階段和恒定干燥速率階段，轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒溫度影響不大。此外，隨著轉(zhuǎn)速的增加，分布和加熱面更加均勻。根據(jù)顆粒與氣流之間較大的接觸面積，更多的表面水分被蒸發(fā)，因此干燥速率快速增加，并且恒定干燥速率周期的時(shí)間短。隨著干燥速度的增加，顆粒的干燥速率和含水率均降低，顆粒溫度迅速升高。
（a）
（b）
圖4：不同轉(zhuǎn)速下梗粒的含水量和溫度。
圖4（a）和（b）表明，當(dāng)轉(zhuǎn)速為8r/min時(shí)，顆粒達(dá)到干燥后的下降干燥速率周期，在10r/min的條件下干燥540S，在12r/min的條件下干燥400秒，在滯后干燥速率期，水分含量略有下降，C。顆粒與氣流、顆粒和顆粒之間的傳質(zhì)很小，通過(guò)對(duì)流傳熱和導(dǎo)熱獲得的熱量用來(lái)提高溫度。氣流對(duì)顆粒的對(duì)流傳熱和傳質(zhì)起著關(guān)鍵作用。一方面，可以利用氣體系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)充加熱面積，從而增加干燥能量。另一方面，水蒸氣可以通過(guò)氣流從旋轉(zhuǎn)式干燥器中有效地取出。不同的氣流溫度對(duì)水分蒸發(fā)速率有顯著影響。因此，如圖5（a）和（b）所示，在不同的氣流溫度70℃、90oC和110℃下，在干莖顆粒上的傳熱和傳質(zhì)。溫度曲線表明，顆粒的溫度隨著氣流溫度的升高而增大。顆粒在旋轉(zhuǎn)式干燥器中連續(xù)地輸送和滴下。隨著氣流溫度的降低，顆粒與氣流之間的對(duì)流熱流率降低，導(dǎo)致顆粒在預(yù)熱干燥期間顆粒溫度緩慢升高。在70℃條件下，840℃干燥后的干莖顆粒仍保持在恒定的干燥速率期，而其它兩種條件下的顆粒在干燥700℃后達(dá)到下降干燥速率，而水分蒸發(fā)速率增加，最終水分含量下降。隨著氣流溫度的升高，顆粒在三種條件下的最終含水率分別為8.88%、6.86%和4.88%。
（a）
（b）
圖5：不同氣流溫度下截梗顆粒的含水率和溫度。
圖6（a）和（b）示出了在不同氣流速度下顆粒的含水量和溫度的結(jié)果，其值分別為0.1M/s、0.2M/s、0.3M/s和0.4M/s。在預(yù)熱干燥階段，氣流速度對(duì)截梗顆粒的溫度和水分含量有一定的影響。在恒定的干燥速率期間，增加氣流速度可以加強(qiáng)顆粒間的對(duì)流傳熱和傳質(zhì)和氣體流動(dòng)，水蒸發(fā)速率也大大增加。因此，通過(guò)熱傳遞得到的熱量被蒸發(fā)，從而導(dǎo)致顆粒溫度略微增加，干燥速率顯著增加。這四種條件的最終水分含量分別為10.05%、7.19%、5.16%和4.39%，顆粒的溫度從78oC變化到83oC。這四種條件下的干莖顆粒在干燥880℃后保持在恒定的干燥速率階段，而且可以清楚地看出氣流速度對(duì)傳熱的影響不大，對(duì)傳質(zhì)有顯著影響。
4結(jié)論
本研究以旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)柔性絲狀顆粒的傳熱傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了一系列干燥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究了在不同條件下，滾筒壁溫度、旋轉(zhuǎn)速度、溫度和氣流速度等參數(shù)對(duì)截梗顆粒含水率和溫度的影響。截梗顆粒的溫度隨著鼓壁溫度的升高而顯著增加，而含水率顯著降低。在預(yù)熱干燥階段和恒定干燥速率周期內(nèi)，轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒溫度的影響較小，顆粒的含水量隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。隨著氣流溫度的升高，顆粒溫度升高，水分蒸發(fā)速率增加，最終含水率降低。
在恒定干燥速率期間，顆粒的溫度隨著氣流速度的增加而降低，而在下降干燥速率期間增加。隨著氣流速度的增加，含水率顯著降低。文中提出的結(jié)果也可供工業(yè)應(yīng)用。隨著干燥長(zhǎng)度的增加，還可嘗試更多的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)試溫度和水分含量，在不同的溫度和水分條件下，柔性絲狀粒子的有效導(dǎo)熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)仍需進(jìn)一步提高。
(a)
(b)
致謝
從對(duì)中國(guó)國(guó)家煙草公司鄭州煙草研究院煙草加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的財(cái)政支持和中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：51390492）真誠(chéng)地承認(rèn)。
International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering, V0l. 90 (2015) DOI: 10.7763/IPCBEE. 2015. V90. 2
Experimental Study on Heat and Mass Transfer of Flexible Filamentous Particles in a Rotary Dryer
Conghui Gu 1, Bin Li 2, Kaili Liu 2, Zhulin Yuan 1+, Wenqi Zhong 1
1 Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education, Southeast University,
Nanjing 210096, China
2 Key Laboratory of Tobacco Processing Technology, Zhengzhou Tobacco Research Institute of China
National Tobacco Corporation, Zhengzhou 450001, China
Abstract. The effects of temperature of dru m wall, rotational speed, temperature and velocity of gas flow
on 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. Introduction
Granular 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