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低温循环谷物干燥机的研制
时间:2020-11-27 04:37

  第 53 卷 第 10 期 V第ol.5533卷第No1. 010期 农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING 2015 年 10 月 October 2015 doi:10.3969 / j.issn.1673-3142.2015.10.015 低温循环谷物干燥机的研制 房泽鑫 1,李寒松 2,赵峰 2,慈文亮 2,张宗超 2,贾振超 2,陈宁 2 (1. 255000 山 东 省 淄 博 市 淄 博 市 自 主 择 业 军 队 转 业 干 部 管 理 办 公 室 ; 2. 250100 山 东 省 济 南 市 山 东 省 农 业 机 械 科 学 研 究 院) [摘要] 为了解决稻谷不及时干燥造成稻谷霉烂变质的问题,提高稻谷品质,确定了低温循环谷物干燥机的总 体结构方案,完成了缓苏储粮段、干燥段、卸粮段、斗式提升机等主要系统的设计计算,成功进行了稻谷干燥 试验。 通过稻谷干燥试验表明,每批次处理量为 15 000 kg,干燥速率为 0.9 %/h,干燥能力为 13.75 t%/h。 该机 具有降水幅度大、干燥均匀等特点,可适合干燥稻谷、小麦等作物。 [关键词] 谷物干燥机;稻谷;干燥 [中图分类号] S226.6 [文献标志码] A [文章编号] 1673-3142(2015)10-0063-04 Development of Low-temperature-circulating Grain Dryer Fang Zexin1, Li Hansong2, Zhao Feng2, Ci Wenliang2, Zhang Zongchao2, Jia Zhenchao2, Chen Ning2 (1. Zibo Management Office of Self Job-seeking Demobilized Army Cadres, Zibo City, Shandong Province 255000, China; 2. Shandong Academy of Agricultural Machinery Sciences, Jinan City, Shandong Province 250100, China) [Abstract] The moisture content of wet paddy grain in southern China is usually as high as 24% . Thus, paddy grain will mildew or sprout if not being dried promptly. At the same time, if not being dried properly, it will easily cause crack which can lead to an increase of rich broken rate when milling. In order to solve the problem that grain rots badly because the rice is not timely dried and to improve grain quality, the overall structure scheme of low temperature grain dryer cycle is determined, calculation of the main systems of the tempering grain storage section, dryer section, unloading grain section and bucket elevator is completed, test of rice drying is successfully conducted. Paddy drying test shows that each batch processing capacity of 15 000 kg, minus the dry rate of 0.9% / h, the drying capacity is 13.75 t% / h. The machine has a large range of precipitation, drying uniformity and other characteristics, it may be suitable for the drying of rice, wheat and other crops. [Key words] grain dryer; grain; drying 0 引言 谷物烘干在农业生产过程中是一个重要环 节,随着我国农业生产的现代化过程不断发展,对 谷物烘干设备的需求也越来越大[1]。 中国南方水 稻主产区往往是湿度大、降水多的地区,特别是双 季稻产区, 其早稻收获期正好是在降水较多的七 月 上 、中 旬 ,稻 农 收 稻 往 往 要 看 老 天 爷 的 “ 脸 色 ”, 而收回来的稻谷含水量往往高达 24%左右, 这种 高水分稻谷如果不及时干燥,就会霉变、发芽而造 成 损 失[2],因 此 稻 谷 干 燥 机 械 化 是 粮 食 生 产 过 程 中 急需解决的问题。 进行谷物干燥就是降低谷物中的含水量[3]。 稻 谷的干燥不同于其他粮食的干燥。 稻谷是一种热 敏性作物, 干燥速度过快或参数选择不当容易产 收稿日期:2015-07-02 修回日期:2015-07-13 生爆腰 [4], 爆腰将直接降低稻米加工后的经济效 益, 并且过分干燥和干燥不足都会对稻米的品质 产生很大的影响[5]。 设计一种低温循环式谷物干燥 机,不仅可以解决稻谷干燥不及时的难题,而且可 以保证干燥后稻谷的品质, 带来良好的社会效益 和经济效益。 1 基本组成及工作原理 1.1 设计目标 低温循环式谷物干燥机的设计目标是可干燥 稻谷、小麦等物料,本文以稻谷为例,设计目标为 每 批 次 处 理 量 为 15 t,干 燥 速 率 为 0.9 %/h,干 燥 能力为 13.75 t%/h。 1.2 工作原理 稻谷被斗式提升机送至干燥机顶部, 经过换 料筒落入缓苏储粮段, 在重力作用下缓慢通过干 64 农业装备与车辆工程 2015 年 燥机干燥段内角盒间间隙, 热风炉产生的热风通 过角盒对稻谷进行混流干燥, 水分在引风机作用 下被排出机外,完成一次干燥。 在线水分检测仪实 时监测稻谷含水量,当水分含量达到要求时,会自 动停止干燥循环,将稻谷排出干燥机。 1.3 结构组成 我国目前的 粮 食 烘 干 机 结 构 形 式 主 要 包 括[6] 塔式、圆筒式、流化床式、网状式、小型移动式烘干 机等, 而水稻产区最常见的机型就是塔式烘干机 中的低温循环式谷物干燥机。 低温循环式谷物干燥机主要由缓苏储粮段、 干燥段、卸粮段、斗式提升机、热风炉、围栏、爬梯 等组成,见图 1。 2 3 4 1 5 6 7 1.热风炉 2.围栏 3.缓苏储粮段 4.斗式提升机 5.干燥段 6.爬梯 7.卸粮段 图 1 低温循环谷物干燥机结构简图 Fig.1 Schematic diagram of low temperature grain dryer cycle 2 主要结构设计 2.1 缓苏储粮段的设计 缓苏储粮段主要是由镀锌管焊合件和门板等 组成,镀锌管焊合通过螺栓固定在门板内侧,起到 支撑作用,门板上通过焊接固定加强筋,在不加大 门板壁厚的条件下, 可增强门板的强度和刚性,以 节约材料用量,减轻重量,降低成本。 4 块门板通过 锁扣固定在一起。 图 2 是缓苏储粮段的其中一节, 该干燥机的缓苏储粮段共由 10 节组成, 每节通过 锁扣固定连接。缓苏储粮段在干燥过程中位于干燥 段的前方,缓苏储粮段内不通热风,主要作用就是 减缓干燥过程中稻谷粒内形成的应力,促进稻谷粒 内部水分逐渐向外移动,使稻谷粒表面和内部的水 分趋于平衡。 缓苏工艺有利于下一阶段的干燥,降 低稻谷的爆腰率,确保烘后稻谷的品质。 1 2 图 2 缓苏储粮段结构简图 Fig.2 Schematic diagram of the tempering grain storage section 2.2 干燥段的设计 干燥段主要由进风角盒护板、出风角盒护板、 角盒、门板等组成,见图 2。 角盒通过螺栓固定在 角盒护板上,角盒护板和门板之间通过锁扣连接。 角盒结构为五边形。 角盒排列形式为最上排是进 气角盒,下排是排气角盒,进、排气角盒呈交替错 落形式排列,进、排气角盒尺寸及数量相同,各两 排。 热风炉产生的热风从进风角盒护板 (进气角 盒)进入,热风流动的方向与稻谷移动的方向相互 交叉,获得较为充分的接触,热风穿透粮层后进入 排气角盒, 最后在离心风机的作用下从出风角盒 护板的一端排出机外。 稻谷进入干燥段的瞬间至 第 2 次进入干燥段的瞬间为一个循环。 3 2 1 4 1.进风角盒护板 2.出风角盒护板 3.角盒 4.门板 图 3 干燥段结构简图 Fig.3 Schematic diagram of dryer section 2.3 卸粮段的设计 卸粮段主要由绞龙输送机构、四组卸粮轮、电 机传动系统、外侧护板、筛网箱网板等组成,见图 3。 筛网箱网板主要起到支撑分流的作用。 稻谷从 干燥段干燥完成后进入卸粮段, 通过卸粮轮进行 卸粮, 保证卸粮速度的稳定性。 卸粮轮为六叶轮 第 53 卷第 10 期 房泽鑫 等: 低温循环谷物干燥机的研制 65 式,需要排粮时,调速电机带动六叶轮旋转,粮食 顺势而下,六叶轮的转速控制着排粮的速度。 从卸 粮轮下来的粮食流到绞龙输送机上, 绞龙输送机 将卸粮后的粮食重新送回斗式提升机进料口,对 粮食进行再次干燥。 2.4 斗式提升机的设计 1 2 3 烘干工艺流程 整机采用低温干燥, 烘干稻谷的热风温度为 70~80℃,加热 和缓苏在同 一机体内 进行,加 热 缓 苏不断循环直至达到所要求的水分含量为止,工 艺流程如图 6 所示。 3 5 4 1.卸粮轮 2.外侧护板 3.绞龙输送机构 4.筛网箱网板 5.电机传动系统 图 4 卸粮段结构简图 Fig.4 Schematic diagram of unloading grain section 斗式提升机主要由进粮斗、提升机柱筒、斗式 提升机从动箱、斗式提升机主机箱、换料筒等组成, 见图 5。 稻谷从卸粮段经绞龙输送至斗式提升机入 料口,被载入斗式提升机传送带,安装在提升机柱 筒上的水分检测仪实时检测稻谷含水率,换料筒可 随时将达到指定含水率的稻谷切换至卸粮通道,入 仓存储。 如果稻谷水分不达标,继续进入烘干机缓 苏段进行稻谷干燥循环,若水分达标,则通过换料 筒的换料调节器将粮食排出,完成粮食干燥过程。 4 5 3 1 2 1.进粮斗 2.斗式提升机从动箱 3.提升机柱筒 4.斗式提升机主机箱 5.换料筒 图 5 斗式提升机结构简图 Fig.5 Schematic diagram of bucket elevator 图 6 干燥工艺流程 Fig.6 Drying process 4 稻谷干燥试验及有关参数计算 利用低温循环谷物干燥机进行稻谷干燥实验, 环境温度为 20 ℃, 干燥量为 15 t, 稻谷含水率为 24%,含杂率不大于 2%,其中长茎秆(≤50 mm)含 量不超过 0.2%,无大的杂质。 将干燥机调试到正常 工作状态, 向进粮斗内一次性加入待烘干的稻谷 15 t,根据需要,每隔一定时间从取样口取样一次, 及时检测谷物水分,当稻谷含水率为 13%时,停止 干燥,干燥用时为 12 h,干燥后的稻谷品质好,不影 响发芽率及食味品质。 相关参数计算如下。 4.1 降水幅度 ΔM=M1-M2 (1) 式中:ΔM— ——降水幅度,%;M1— ——入机粮平均 含 水率,%;M2— ——出机粮平均含水率,%。 经测定,M1=24%,M2=13%,带入式(1)得 ΔM=11% 4.2 干燥能力 P=GΔM/T (2) 式 中 :P— ——干 燥 能 力 ,t%/h;G— ——测 试 时 间 内 入 机粮质量(湿重),t;T— ——测试时间(干燥时间),h。 经测定,G=15 t,T=12 h,带入式(2)得 P=13.75 t%/h 4.3 干燥速率 ε=(M1-M2)/T (3) 式中:ε— ——干 燥速率,%/h;T— ——测试时间(干 燥 时间),h。 带入式(3)得 ε≈0.9 %/h。 (下转第 72 页) 72 农业装备与车辆工程 2015 年 传来的温度和压力信号。 当电池充电结束后,充电 电路会产生能被单片机检测到的跳变, 从而引起 单片机 INTO 的中断,进而切断充电电路的电源, 停止充电,并通过显示报警装置产生报警信号。 3.2.5 充电电路 在为蓄电池充电的过程中,需要直流电源为 蓄电池提供的电压随充电的不同阶段而产生实 时的变化, 而逆变器则需要相对稳定的直流电 压。 为了解决驱动电池用逆变器与蓄电池对直流 电源的不同需求,故在为蓄电池充电的电路中加 装充电电路。 根据实际需要,在此我们采用高压 直流充电电路。 3.2.6 测温测压电路 检测电池的温度和压力, 并将检测数据传递 给单片机,实现对电池状态的实时检测与控制。 3.2.7 显示报警装置 检测电路将检测到的数据传递给单片机后, 由单片机做进一步处理, 通过报警装置进行信息 的输出,以便驾驶员直观地读取。 3.2.8 驱动电池用逆变器 将高压电池提供的直流电转换为供汽车电器 所能使用的交流电。 5 结束语 本新能源汽车是在原有电动汽车的基础上加 装 温 差 发 电 系 统 , 以 AT89S52 单 片 机 为 控 制 核 心, 将汽车使用过程中产生的温度差转换成电能 并加以收集和利用, 在此过程中不涉及任何的环 境污染和资源浪费现象。 此车一方面解决了资源 短缺和汽车尾气污染的问题, 另一方面改善了电 动汽车的续驶里程。 它的设计紧跟社会大潮流的 前进方向,也符合社会发展的要求,一定能够赢得 社会、企业和个人的关注和发展。 参考文献 [1] 李 兴 虎.混 合 动 力 汽 车 结 构 与 原 理[M].北 京 :人 民 交 通 出 版 社 ,2009. 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