新型噴動(dòng)床大麥干燥技術(shù)研究.pdf

1、噴動(dòng)床具有傳遞效率高、適用于熱敏性物料干燥、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但到目前為止，噴動(dòng)床的大型化和工業(yè)化因其結(jié)構(gòu)的限制仍然受到制約。
　　 導(dǎo)向管噴動(dòng)床是傳統(tǒng)噴動(dòng)床的發(fā)展，具有消除噴動(dòng)區(qū)和環(huán)隙區(qū)交互流，提高顆粒適應(yīng)性，減小壓降，增加最大床層高度等優(yōu)點(diǎn)，但是在徑向放大上仍然存在問(wèn)題。而且，隨著床層高度和直徑的放大，環(huán)隙區(qū)的氣固傳遞情況將會(huì)變差。為攻克導(dǎo)向管噴動(dòng)床放大的技術(shù)瓶頸，提出了支管式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向管新型噴動(dòng)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以大麥為原料，

2、研究其流體力學(xué)特性、干燥動(dòng)力學(xué)性能和優(yōu)化的干燥工藝。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)設(shè)計(jì)制造了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向管噴動(dòng)床。噴動(dòng)床的內(nèi)徑為400mm，高為700mm，錐體部分錐角為60°，氣體入口管徑為40mm，噴嘴內(nèi)徑為28mm，導(dǎo)向管內(nèi)徑為40mm，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)向管橫梁的轉(zhuǎn)速為16r·min-1。為揭示此床中的氣固相運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以大麥為試驗(yàn)物料，進(jìn)行了流體力學(xué)性能試驗(yàn)?？疾炝孙L(fēng)速和床層壓降的關(guān)系、導(dǎo)噴距對(duì)床層壓降與表觀風(fēng)速關(guān)系的影響

3、、裝載量對(duì)床層壓降與表觀風(fēng)速關(guān)系的影響、不同導(dǎo)噴距不同裝載量對(duì)固體循環(huán)速率與風(fēng)量關(guān)系的影響。結(jié)果表明：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向管噴動(dòng)床的表觀風(fēng)速-壓降關(guān)系曲線和傳統(tǒng)噴動(dòng)床的有些相似，差別在于穩(wěn)定噴動(dòng)形成后若繼續(xù)增加風(fēng)速，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向管管路壓力損失隨風(fēng)速增大而增大。導(dǎo)噴距在45～80mm范圍內(nèi)影響表觀風(fēng)速-壓降關(guān)系曲線，從45mm上升到80mm時(shí)，最大噴動(dòng)壓降從4kPa變化到22kPa。裝料量為9kg時(shí)顯著影響最大噴動(dòng)壓降，最大噴動(dòng)壓降為20kPa，裝料量為

4、17kg和25kg的最大噴動(dòng)壓降相近，為14kPa。導(dǎo)噴距影響固體循環(huán)速率與風(fēng)量關(guān)系曲線。風(fēng)量在74～105m3·h-1（101.3kPa，30℃，后同）范圍內(nèi)，導(dǎo)噴距為45mm、50mm時(shí)的固體循環(huán)速率的范圍為5～7kg·min-1，相同風(fēng)量下后者稍大；導(dǎo)噴距為70mm、75mm、80mm時(shí)的固體循環(huán)速率的范圍為6.2～9.8kg·min-1，相同風(fēng)量下三者循環(huán)速率相近。在81～105m3·h-1風(fēng)量范圍內(nèi)，裝載量對(duì)固體循環(huán)速率與風(fēng)量

5、關(guān)系曲線的影響不顯著。
　　 (2)設(shè)計(jì)制造了支管式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向管新型噴動(dòng)床。與導(dǎo)向管相連的支管共四層，每層三支，相鄰兩層支管的垂直距離為15mm，且相鄰兩層支管在水平面上投影的夾角為60°，支管內(nèi)徑為20mm，支管表面的20％開(kāi)內(nèi)徑為4mm的小孔，噴動(dòng)床其余結(jié)構(gòu)同(1)。以大麥為試驗(yàn)物料，進(jìn)行了流體力學(xué)性能試驗(yàn)，考察了不同支管開(kāi)孔率（此指孔的開(kāi)放率）情況下風(fēng)速和床層壓降的關(guān)系、不同支管開(kāi)孔率和不同導(dǎo)噴距對(duì)最小噴動(dòng)速度的影響、不同支

6、管開(kāi)孔率和不同導(dǎo)噴距對(duì)固體循環(huán)速率與風(fēng)量關(guān)系的影響、兩種直徑的噴嘴對(duì)起始噴動(dòng)的影響。結(jié)果表明：該床的表觀風(fēng)速-壓降關(guān)系曲線和(1)中的相似，但最大噴動(dòng)壓降顯著減小，為1～8kPa，而(1)中的為4～22kPa。最小噴動(dòng)速度為4～25m·s-1；導(dǎo)噴距變大，最小噴動(dòng)速度亦變大，并且，隨著支管開(kāi)孔率的增加，最小噴動(dòng)速度的低位值顯著變大，高位值變化較小。導(dǎo)噴距影響固體循環(huán)速率與風(fēng)量關(guān)系曲線的情況與(1)中的相似。風(fēng)量在74～105m3·h-1

7、（101.3kPa，30℃，后同）范圍內(nèi)，導(dǎo)噴距為45～80mm時(shí)的固體循環(huán)速率的范圍為1.2～8kg·min-1；相同風(fēng)量下，導(dǎo)噴距增加，固體循環(huán)速率增大，支管開(kāi)孔率增加，固體循環(huán)速率增大，但都顯著小于(1)中的固體循環(huán)速率。內(nèi)徑為28mm的噴嘴能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定噴動(dòng)。
　　 (3)研究了(2)中的新型噴動(dòng)床大麥干燥的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，所用噴嘴直徑為28mm。測(cè)定了新型噴動(dòng)床中大麥干燥的床層溫度-時(shí)間和水分-時(shí)間兩種干燥曲線，分別研究了風(fēng)量

8、（101.3kPa，0℃，后同）、風(fēng)溫、導(dǎo)噴距、開(kāi)孔率等對(duì)干燥曲線的影響。研究表明：風(fēng)溫對(duì)干燥速率和糧溫有顯著性影響，風(fēng)量和開(kāi)孔率對(duì)干燥速率和糧溫有一定的影響，導(dǎo)噴距對(duì)干燥速率的影響不顯著，但對(duì)糧溫的影響顯著。
　　 (4)在支管式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向管噴動(dòng)床上進(jìn)行大麥的恒溫干燥試驗(yàn)，以單位質(zhì)量水分熱耗和糧溫為指標(biāo)，考察了風(fēng)量、風(fēng)溫、導(dǎo)噴距和開(kāi)孔率四因素對(duì)熱耗的影響，得到了可供優(yōu)化試驗(yàn)選擇的參數(shù)范圍，分別為83～107m3·h.1(101.

9、3kPa，0℃，后同)、80～120℃、70mm和0～1。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過(guò)響應(yīng)面分析法建立了開(kāi)孔率(X1)、風(fēng)溫(X2)、風(fēng)量(X3)對(duì)單位質(zhì)量水分熱耗影響的二次數(shù)學(xué)模型：Y=6392.0083-209.6784X1-585.0840X2+342.6196X3-309.2270X23
　　 該模型高度顯著(P＜0.01)，模型的校正決定系數(shù)Adj.R2=0.8742，表

10、明此模型擬合優(yōu)度良好。通過(guò)進(jìn)一步的響應(yīng)面分析表明，風(fēng)溫、風(fēng)量及其交互作用對(duì)熱耗均有顯著性影響，并推斷得優(yōu)化工藝為開(kāi)孔率1.3431，風(fēng)溫118.81℃，風(fēng)量95.73m3·h-1。以糧溫為質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)的響應(yīng)面分析表明，熱風(fēng)溫度對(duì)糧溫的影響高度顯著，開(kāi)孔率對(duì)410mm處的平均糧溫有顯著性影響以及對(duì)干燥終了最高溫度有高度顯著性影響，風(fēng)量對(duì)410mm和230mm處的平均糧溫有顯著性影響。
　　 (5)在恒溫噴動(dòng)床干燥的基礎(chǔ)上進(jìn)行了變風(fēng)