顺流式粮食干燥机的总体设计

I摘要我国东北粮食产量大，而刚收获的粮食需降水处理后才可储藏，每年因为不及时干燥而损失的粮食多达几十万吨，本设计针对这一问题设计一台粮食干燥机，在设计时考虑东北冬季温度、干燥成本、干燥工艺，燃料等问题，并采用CAD软件制图，使之能明确的表达干燥机的整体结构。关键词：粮食储藏；谷物干燥机；CADIIAbstractOurcountrynortheastgrainyieldisbig，Thegrainjustharvestedneededtheprecipitationtoprocessonlythenmaypreserve，Becauseofpromptdryloseseveryyearthegrainisbigseveralhundredthousandtons，Thisdesigndesignsagraindryerinviewofthisquestion，Whendesignconsidersthenortheastwintertemperature,thedrycost,thedrycraft,questionsandsoonfuel，AndusestheCADsoftwarecharting,enablesittobeclearaboutexpressesthedryertheoverallconstruction.Keywords:grainstorage,graindryer,CADIII目录摘要..................................................IABSTRACT............................................II1绪论.............................................-1-1.1谷物干燥的现状及发展趋势................................-1-1.2谷物干燥机简介..........................................-4-1.3谷物干燥用的燃料.......................................-14-1.4谷物干燥用供热设备的种类...............................-16-2谷物干燥机设计........................错误!未定义书签。2.1谷物干燥系统的工艺流程设计..................错误!未定义书签。2.2干燥机的设计................................错误!未定义书签。2.3风机参数的计算..............................错误!未定义书签。3升运机构及排粮机构的计算.........................-19-3.1斗式提升机的选型与计算.................................-19-3.2螺旋输送机的选型与计算.................................-20-3.3换热器计算.............................................-21-3.4热风炉参数的计算.......................................-22-结论.............................................-25-参考文献...........................................-26-IV-1-1绪论1.1谷物干燥的现状及发展趋势1.1.1谷物干燥的意义谷物干燥是谷物收获后的一个关键环节，因为收获时为了减少田间落粒损失都注意适时收获，而适时收获的谷物其水分含量较大，如不及时干燥则会引起谷物霉烂变质。据统计，我国每年收获的粮食中由于干燥不及时而造成的霉烂损失达500～1000万屯，估计占全年谷物总产量的1.5%～3%;在南方梅雨季节较长的地方（如江苏、浙江、安徽、湖北以及上海等），每年粮食霉烂损失高达10%左右，可见谷物干燥是一个不得忽视的问题。国内情况:我国的谷物干燥（主要指机械干燥）始于50年代，50年代初为了生产引进了苏联的高温干燥机，自行设计了大型高温干燥塔参照该机型结构和原理，在北方的粮食系统中逐步应用。60～70年代各地自行设计了多种中、小型谷物干燥机，由固定干燥机厂生产，最后到全国的推广。70～80年代几种大、中型谷物干燥机又被设计出来，被推广使用在粮食系统及国营农场中。各种谷物干燥机近两万台分布在全国各地，其中主要是中、小、大型干燥机约两千台左右。目前我国的谷物干燥机是用烟煤为主要热源，供热使用燃煤热风炉，以热风为来源进行干燥，对粮食零污染。少数谷物干燥机（主要在农场）使用柴油炉供热干燥，有较高的热效率，但会造成一定程度的污染对粮食。近年来我国谷物干燥技术发展迅猛，各高等院校和研究部门所研究的新型干燥工艺慢慢应用于生产，新产品不断增多在干燥机生产厂，产量在逐步扩大，电子计算机模拟分析也开始应用。-2-目前谷物干燥技术中引人注目的几个问题如下：目前使用的燃煤热风炉使用寿命较短，热效率较低，应如何解决？我国南方的燃煤供应困难，燃油价格又较高，应如何选择能源问题？对北方高水份粮（如玉米，含水30%以上）的干燥应采用什么样的干燥原理与工艺？我国农村、农场和粮食系统（粮库）应怎样合理地布置谷物干燥点及网络？国外情况:国外的较发达国家（如美、俄、英、法、日等）的谷物干燥有50多年的历史，大体分为三个阶段，第一阶段即50～60年代的谷物干燥机械化;第二阶段60～70年代的谷物干燥自动化；第三阶段70～80年代的谷物干燥提高干燥质量和降低干燥成本阶段。继续提高干燥质量、实现微机控制和微机管理在90年代主要是。但情况亦有所不同在各个国家。美国：谷物干燥机在全国应用比较多，中、小型低温干燥仓及大、中兴高温干燥机为主要的机型，这些机器主要对象以干燥玉米和小麦为主，热源为柴油（煤油）和液化石油气，采用直接加热干燥。料位控制、风温控制及出粮水分控制为系统主要对象。开始在美国应用太阳能干燥机，但由于设备投资大占地面积大等原因，目前应用不多。独联体：谷物干燥机应用比较普遍，大都成了工厂化生产，有较完善的自控系统，其谷物干燥机型以大、中型居多，为高温干燥方式。较普遍地应用干、湿粮混合加热干燥工艺（又称分流循环干燥工艺），具有一次降水幅度大、节能和提高干燥质量的优点。干燥中采用的热源是柴油和煤油，为直接加热干燥。日本：谷物干燥设备是从二次大战后发展起来的，主要发展适于干燥水稻的中、小型设备。机型有：小型固定床式谷物干燥机，中、小型循环式谷物干燥机及大型谷物干燥机等。采用热源是柴油和煤油，少量采用稻壳为燃料。在个干燥设备中大都装有较完善的自动控制系统，比较重视干燥质量-3-1.1.2谷物的特性及谷物干燥的机理谷物是一种生命体，以呼吸作为维持生命的方式，呼吸时要吸氧和发生化学反应，由于环境供养条件的不同，呼吸的方式也不同。在谷物中水分以三种形式存在，即机械结合水、物理化学结合水、化学结合水。在干燥过程中主要是去掉机械结合水和部分物理、化学结合水。谷物是多孔型胶质体，这个水分则以不同的形式存在于谷粒表面、毛细管中以及细胞内。当介质条件参数使它具有发散条件，即介质水蒸汽分压力小于谷粒表面水蒸汽压力时，则谷粒中的水分以液态或汽态由谷粒里层向外扩散，并由表面蒸发。理想的干燥过程，影视谷粒内部的水分扩散速度与表面的蒸发速度相等，但一般情况下由于选择干燥参数的不当及谷物本身特性所限，常出现两种速度不等的现象，即外控状态和内控状态。外控状态：是指谷粒表面水分蒸发速度低于谷粒内部的水分扩散速度，这种现象经常出现在谷物细小或者谷物水分含量大时，为了提高谷物干燥的速度，可适当提高介质温度，降低介质相对湿度或增加介质流速。内控状态：是指谷粒内部扩散速度小于表面蒸发速度的状态。在这种情况下为了提高干燥速度，可有两种措施：一种措施是调整介质状态参数，即在提高介质温度的同时降低介质流速；介质温度提高谷物温度也升高，谷物升高则使其水的粘滞性下降，内部水蒸气分压力增加，会增加内部扩散的速度；因其介质流速减小，则其蒸发速度下降或者保持不变，以达到两种速度的一致；或是提高介质温度的同时增加介质相对湿度，这样也能调整两者速度关系。1.2.3影响粮食干燥过程的因素粮食干燥是一个复杂的传热传质过程。影响这个过程的因素是很多的，如粮食的品种和特性、干燥介质的参数、环境条件和干燥工艺等，现分述如下：热风温度:热风温度提高时，它传给粮食的热量就增多，从而增强了粮食表面水分的汽化能力，使粮粒内部水分转移的速度加快。此外热风温度增高，则其饱和湿含量增加，带走水分的能力也加强。因此提高热风温度不仅可以提-4-高干燥速率，缩短干燥时间，而且还会降低单位热耗。限制热风温度提高的因素是粮食品质，热风温度过高，则粮温升高，品质下降。所以，在不影响粮食品质的前提下应尽量采用高的热风温度。热风风量:适当增加干燥介质穿过粮层的速度，也能加速粮食的干燥过程。当热风湿度和粮食含水量相同时，热风流速在0.5米/秒以下范围内的干燥作用最为明显。试验结果证明，热风流速从0.3米/秒增加到0.5米/秒时，干燥速度大大加快，但是，当流速增加到0.7米/秒以上时，反而不能使干燥速率加快。粮食的初始水分较高时，热风流速对干燥过程的影响较显著。干燥前粮食的含水率:粮食水分含量的大小，影响着干燥过程的快慢。当粮食含水率较低时，干燥过程所蒸发的主要是微毛细管水和吸附水，而这些水分的蒸发是比较困难，当粮食含水率较高时，其水分主要是自由水，自由水容易蒸发，所以，干燥过程就快。热风相对湿度:热风湿度影响它的吸湿能力，当热风达到饱和时，则不再吸收水分，失去干燥作用。因此，热风湿度也会影响干燥速率。五、粮层厚度干燥室中粮层的厚薄对干燥过程有很大影响。风流速一定时，适当的粮层厚度，就可以保证粮层中水分蒸发有足够的热量，加速粮食的干燥过程。但是，粮层过薄，则单位热耗增加，而且还可能使粮食过早出现表皮硬化，影响粮食品质，延缓干燥过程1.2谷物干燥机简介谷物干燥机的种类很多，按换热方式和作业方式的不同分为以下几类：1.2.1对流换热式谷物干燥机这种干燥机以热空气或热烟气（炉气）为介质对加热和载湿，以进行干燥。-5-根据所采取介质温度的高低，该干燥机分为高温干燥机低温干燥机两种。（1）高温干燥机：此干燥机介质温度较高（为80～300℃），干燥速度较快（小时降水率为2.5%左右），又称高温、快速干燥机。这种干燥机又有一下不同结构形式。a.流化床式干燥机：该机由倾斜3～5度的孔板下面向上吹热风，将谷层吹成流化状态，谷物沿孔板向低处缓缓流动并逐步得到干燥。干燥后的谷物从一侧流出。穿过谷层的潮气由机器上方的排气口排出。由于谷层较薄气流围绕谷物分布较均匀，其干燥均匀较好，但因干燥时间较短（40～50秒）其降水幅度较小（1%～1.5%）。该机没有冷却装置，干燥后的热粮需由人工摊晾使其温度降下到不高于环境温度5℃的程度，以防谷层表面结露。该机适于小规模生产使用。b.滚筒式干燥机：滚筒式干燥机有简易型和复式型两种，前者只有加热滚筒，后者除有加热滚筒外还有冷却滚筒，现介绍复式滚筒式干燥机的工作过程。湿谷物由加热滚筒的一端随同热空气（或炉气）一道进入该滚筒，由于滚筒回转（26～30r/min）并轴线有1～3.5度的倾斜，则谷粒不断被筒内的抄板带起而又滑落，逐步向滚筒的低处端移动并由出口流出，然后进入冷却滚筒，经冷却后流出。进入热滚筒的介质温度150～200℃，谷物受热1～2分钟，可降水1%～1.5%c.气流式干燥机：此干燥机是在谷粒被气流输送过程中进行加热和干燥，有的还没有缓苏段和余热加热段。其工作过程为谷粒在倒粮管中一方面随着高温气流（80～90℃）上升，一方面被加热吸收一定的热量，热量一部分使谷粒表面的水分蒸发，一部分使谷粒的温度升高。温度升高的谷粒出管后碰到