新型噴動床大麥干燥技術研究.pdf

1、噴動床具有傳遞效率高、適用于熱敏性物料干燥、結(jié)構簡單等優(yōu)點。但到目前為止，噴動床的大型化和工業(yè)化因其結(jié)構的限制仍然受到制約。
　　 導向管噴動床是傳統(tǒng)噴動床的發(fā)展，具有消除噴動區(qū)和環(huán)隙區(qū)交互流，提高顆粒適應性，減小壓降，增加最大床層高度等優(yōu)點，但是在徑向放大上仍然存在問題。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變差。為攻克導向管噴動床放大的技術瓶頸，提出了支管式旋轉(zhuǎn)導向管新型噴動床的結(jié)構設計方案，以大麥為原料，

2、研究其流體力學特性、干燥動力學性能和優(yōu)化的干燥工藝。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)設計制造了旋轉(zhuǎn)導向管噴動床。噴動床的內(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，導向管內(nèi)徑為40mm，機械驅(qū)動的導向管橫梁的轉(zhuǎn)速為16r·min-1。為揭示此床中的氣固相運動規(guī)律，以大麥為試驗物料，進行了流體力學性能試驗?？疾炝孙L速和床層壓降的關系、導噴距對床層壓降與表觀風速關系的影響

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

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

5、關系曲線的影響不顯著。
　　 (2)設計制造了支管式旋轉(zhuǎn)導向管新型噴動床。與導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％開內(nèi)徑為4mm的小孔，噴動床其余結(jié)構同(1)。以大麥為試驗物料，進行了流體力學性能試驗，考察了不同支管開孔率（此指孔的開放率）情況下風速和床層壓降的關系、不同支管開孔率和不同導噴距對最小噴動速度的影響、不同支

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

7、（101.3kPa，30℃，后同）范圍內(nèi)，導噴距為45～80mm時的固體循環(huán)速率的范圍為1.2～8kg·min-1；相同風量下，導噴距增加，固體循環(huán)速率增大，支管開孔率增加，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的噴嘴能實現(xiàn)穩(wěn)定噴動。
　　 (3)研究了(2)中的新型噴動床大麥干燥的動力學過程，所用噴嘴直徑為28mm。測定了新型噴動床中大麥干燥的床層溫度-時間和水分-時間兩種干燥曲線，分別研究了風量

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

9、3kPa，0℃，后同)、80～120℃、70mm和0～1。在單因素試驗的基礎上，采用Box-Behnken試驗方案進行試驗設計，并通過響應面分析法建立了開孔率(X1)、風溫(X2)、風量(X3)對單位質(zhì)量水分熱耗影響的二次數(shù)學模型：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。通過進一步的響應面分析表明，風溫、風量及其交互作用對熱耗均有顯著性影響，并推斷得優(yōu)化工藝為開孔率1.3431，風溫118.81℃，風量95.73m3·h-1。以糧溫為質(zhì)量監(jiān)控指標的響應面分析表明，熱風溫度對糧溫的影響高度顯著，開孔率對410mm處的平均糧溫有顯著性影響以及對干燥終了最高溫度有高度顯著性影響，風量對410mm和230mm處的平均糧溫有顯著性影響。
　　 (5)在恒溫噴動床干燥的基礎上進行了變風