專利名稱：復(fù)合工藝干燥機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用復(fù)合干燥工藝原理，依據(jù)物料降水特性，采用不同風(fēng)溫和風(fēng)速，研制出的新型高效、節(jié)能型谷物干燥機(jī)。它適用于農(nóng)產(chǎn)品中多種物料及其它領(lǐng)域類似物料的干燥，特別是一種對稻谷等熱敏感性強物料干燥的理想機(jī)具。
本發(fā)明是在一臺干燥機(jī)上，采用兩種干燥工藝、不同風(fēng)溫，完成物料干燥降水過程。具體說采用的干燥工藝過程為順流高溫干燥-緩蘇換向-混流中低溫干燥-緩蘇-…冷卻傳統(tǒng)的谷物干燥機(jī)進(jìn)行谷物干燥多為單一干燥工藝和單一風(fēng)溫，其特點是制造簡單、技術(shù)難度小，但其弱點是能源浪費、干燥后物料水分存在不均勻性，谷物品質(zhì)不易得到保證，諸如稻谷烘后爆腰率明顯提高，特別對于熱敏感性強的谷物不能實現(xiàn)快速干燥。
本發(fā)明的目的是提供一種高效節(jié)能、保證物料干燥品質(zhì)、可廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品中多種顆粒狀物料干燥降水用途的通用型干燥機(jī)。
發(fā)明者在多年理論研究和生產(chǎn)試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)物料干燥自身具有的水分?jǐn)U散轉(zhuǎn)移規(guī)律，提出了順、混流干燥加緩蘇的復(fù)合干燥工藝方法。該方法克服單一工藝干燥機(jī)的弱點，發(fā)明者通過計算機(jī)程序優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，開發(fā)研制出了復(fù)合工藝干燥機(jī)。
本發(fā)明成功地解決了同一熱源裝置供給不同的風(fēng)溫和風(fēng)量的技術(shù)難關(guān)，實現(xiàn)了在干燥過程中，根據(jù)物料的水分梯度和物料的干燥狀態(tài)及熱空氣的溫、濕度狀況，采用不同的風(fēng)溫、風(fēng)量，在保證谷物干燥品質(zhì)前提下，快速干燥物料，節(jié)約能源，降低單位能耗。
物料干燥過程可劃分為恒速干燥階段和降速干燥階段。對于成熟后的顆粒狀谷物物料來說，干燥過程是在降速干燥段的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，物料干燥降水速率受其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性、理化特性、水分子的分布規(guī)律和擴(kuò)散轉(zhuǎn)移規(guī)律以及外部作用條件所約束。降速干燥階段降水速率下降，單位熱耗增加。當(dāng)物料處于環(huán)境溫度較高、相對濕度較低的狀態(tài)時，物料從熱空氣中吸熱后，物料內(nèi)的水分子動能增加，打破了物料的原有水分平衡狀態(tài)，物料表皮開始失去水分，產(chǎn)生水分梯度。物料在水分梯度和溫度的作用下，水分不斷向外轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和析出。干燥過程正是通過破壞物料原有的水分平衡狀態(tài)，通過強制加熱和通風(fēng)的辦法來實現(xiàn)快速干燥降水，使物料處于新的穩(wěn)定的安全水分平衡狀態(tài)，達(dá)到長期安全儲藏的目的。
本發(fā)明設(shè)計的干燥機(jī)主要部件包括有1.低溫?zé)犸L(fēng)風(fēng)道系統(tǒng) 2.中、低溫雙吸風(fēng)機(jī) 4.熱風(fēng)入口 8.高溫離心風(fēng)機(jī) 9(包括3、5、6、7).風(fēng)溫/風(fēng)量控制調(diào)節(jié)裝置11、25、28高溫風(fēng)管 13.料箱 14、18.順流干燥段 15、19.緩蘇換向交換段 16、20.混流干燥段 17、21.緩蘇段 22.冷卻段 23.排糧段 24、27.高溫風(fēng)室 26、29.低溫風(fēng)室 30.冷風(fēng)室復(fù)合工藝干燥機(jī)為矩形箱式組合結(jié)構(gòu)。中部為風(fēng)室，兩側(cè)為干燥室。兩干燥室結(jié)構(gòu)相同并對稱。中部的風(fēng)室內(nèi)分設(shè)有高溫風(fēng)室和中低溫風(fēng)室，高溫風(fēng)室與順流干燥段相通，中低溫風(fēng)室與混流干段相通。物料由干燥機(jī)頂部的進(jìn)料口進(jìn)入干燥機(jī)后，靠重力作用向下運動，物料在干燥機(jī)內(nèi)停留、干燥時間由干燥機(jī)底部的排糧葉輪36調(diào)整其排糧轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。物料在干燥機(jī)內(nèi)依次經(jīng)過料箱13、順流干燥段14、緩蘇換向交換段15、混流干燥段16、緩蘇段17、順流干燥段18、緩蘇換向交換段19、混流干燥段20、緩蘇段21、冷卻段22、排糧段23后，由排糧攪龍12將物料排除機(jī)外。
該機(jī)工作過程是在干燥伊始，物料內(nèi)的水分處于相對水分較高的原有平衡狀態(tài)時，采用順流干燥工藝，使用高溫、低濕度的熱空氣，快速提高物料溫度，增加物料內(nèi)的水分子動能，當(dāng)動能超過束縛水分子的約束力時，物料中的水分向外轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，物料表皮的水分開始析出。隨著物料和熱風(fēng)同向向下運動，熱風(fēng)溫度快速下降、相對濕度增加較快。在該干燥過程中，物料長期處于相對濕度較大的熱空氣中，表皮不會因失水過快而形成內(nèi)外水分差異過大，出現(xiàn)表皮變硬現(xiàn)象。當(dāng)熱空氣中的相對濕度達(dá)到一定值時，順流干燥過程結(jié)束；經(jīng)過順流干燥工藝后的谷物繼續(xù)向下運動進(jìn)入緩蘇換向交換段內(nèi)，緩蘇期內(nèi)，雖然即無熱空氣，又無冷空氣通過物料，但由于物料的溫度較高，其內(nèi)部的水分一直不斷向物料表皮轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，加之物料表皮又具有吸濕能力強的特點，所以經(jīng)過一定時間的緩蘇后，物料內(nèi)的水分梯度繼續(xù)下降，表皮變濕(俗稱‘出汗’)后，緩蘇期結(jié)束；物料繼續(xù)向下運動，進(jìn)入混流干燥段，采用中低溫的混流干燥工藝，可以有效的節(jié)省能源，同樣達(dá)到快速去除表皮水分的目的。采用中低溫的混流干燥工藝，也減緩了物料內(nèi)的水分梯度的繼續(xù)增大，有效的預(yù)防物料表皮水分過小引起的縮裂、爆腰現(xiàn)象的發(fā)生；經(jīng)過混流干燥工藝后的物料，再經(jīng)過一定緩蘇時間后，物料內(nèi)的水分梯度繼續(xù)變小，物料水分趨向于一個含水率已降低的新平衡狀態(tài)。
物料經(jīng)過上述的順流干燥-緩蘇換向-混流干燥-緩蘇后，即完成一個干燥循環(huán)過程。依據(jù)物料降水幅度要求，容易地組裝成帶有兩個或三個上述干燥循環(huán)過程的干燥機(jī)，也可以在帶有一個干燥循環(huán)過程的干燥機(jī)上，采用自循環(huán)的方法實現(xiàn)多次干燥循環(huán)過程，以便滿足需要小生產(chǎn)率、大降水幅度的要求。根據(jù)試驗結(jié)果，物料經(jīng)過一個干燥循環(huán)過程后，在保證干燥品質(zhì)的條件下，小麥、玉米物料一次降水幅度為4-5％；稻谷物料一次降水幅度3-4％，爆腰增率小于2％。采用本發(fā)明較其它單一干燥工藝的干燥機(jī)節(jié)省能源，單位能耗下降10％以上。
為提高物料干燥均勻性，在物料經(jīng)過的緩蘇段內(nèi)裝有專門設(shè)計的物料換向交換器。每一緩蘇段中裝有若干個大小相等、結(jié)構(gòu)相同、呈兩列排布的換向交換器。
換向交換器工作過程為由中間隔板31強制將物料在下落過程中分為兩個物料流，分別流入左進(jìn)料管32和右進(jìn)料管33，為使兩物料流在同一立體空間內(nèi)完成位置換向任務(wù)，將左進(jìn)料管32和右進(jìn)料管33的一側(cè)做成單向傾斜收縮管，兩管傾斜方向前后相反，當(dāng)傾斜收縮到其進(jìn)料管口大小的一半時，兩進(jìn)料管再左右改變流動方向，左進(jìn)料管內(nèi)的物料流到右進(jìn)料管側(cè)的下方，右進(jìn)料管內(nèi)的物料流到左進(jìn)料管側(cè)的下方，實現(xiàn)物料在流動中位置交換的目的。
為保證物料的受熱時間、受熱溫度均勻一致和制造簡單，把順流干燥段的熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管設(shè)計成角狀管形式，角狀管為中間夾有鹽棉(石棉)板34的雙層金屬薄板角狀管，物料與角狀管的外側(cè)接觸，熱空氣從角狀管的一端進(jìn)入角狀管的里側(cè)，從角狀管的底側(cè)排入物料中。采用中間夾有鹽棉(石棉)板的雙層金屬薄板角狀管，可以有效的保證角狀管的內(nèi)外側(cè)之間幾乎無熱傳導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)生，可以忽略物料經(jīng)過角狀管的外側(cè)時，產(chǎn)生的溫升現(xiàn)象。
根據(jù)試驗結(jié)果，在排料機(jī)構(gòu)上設(shè)計成雙輪排料輪36，并在距喂入口一定高度的正上方處，設(shè)計有一個折流板35，保證物料均勻一致下落。物料在重力作用下，進(jìn)入兩個排料葉輪，兩葉輪轉(zhuǎn)向相反。
利用同一供熱裝置，通過裝有專門設(shè)計的風(fēng)溫/風(fēng)量控制調(diào)節(jié)裝置，為干燥機(jī)提供不同風(fēng)溫、不同風(fēng)壓、不同風(fēng)量的熱風(fēng)。該裝置工作工程為供熱裝置為干燥機(jī)提供兩種干燥溫度中較高溫度的熱空氣。根據(jù)干燥物料目的要求，首次進(jìn)行作業(yè)時，先調(diào)整聯(lián)動手柄機(jī)構(gòu)6，確定高溫風(fēng)道中風(fēng)門7的開度，控制風(fēng)機(jī)23的進(jìn)口風(fēng)量，滿足系統(tǒng)所設(shè)定的風(fēng)機(jī)8的實際供風(fēng)量后，松動緊固螺栓5，微調(diào)聯(lián)動手柄機(jī)構(gòu)上的風(fēng)門3的開度，當(dāng)達(dá)到額定的供熱量后，緊固螺栓5，固定風(fēng)門3在聯(lián)動機(jī)構(gòu)中開度。再調(diào)整冷風(fēng)控制插門10，根據(jù)所要求的干燥溫度，調(diào)整冷風(fēng)門的開度，摻入相應(yīng)量的冷空氣。此后僅需要調(diào)整聯(lián)動手柄機(jī)構(gòu)6到預(yù)定位置，就可匹配干燥機(jī)所需要的兩種風(fēng)溫和風(fēng)量。
圖一、圖二分別是復(fù)合工藝干燥機(jī)的正立面圖和側(cè)立面圖。
圖三表示的是裝在緩蘇段中的若干個換向交換器的俯視圖。圖四則是一個換向交換器的俯視放大圖。
圖五、圖六、圖七和圖八是換向交換器不同截面位置的剖面圖。
圖九表示的是在同一斷面上的兩列換熱器工作過程。
圖十是中間夾有保溫材料的雙層金屬薄板的隔熱角盒結(jié)構(gòu)的斷面圖。
圖十一是排糧段的斷面圖。
權(quán)利要求
1.復(fù)合工藝干燥機(jī)其特征在于根據(jù)物料干燥自身具有的水分?jǐn)U散轉(zhuǎn)移規(guī)律，采用順、混流干燥加緩蘇的復(fù)合干燥工藝原理和方法，設(shè)計制作的一種具有高溫順流干燥、中低溫混流干燥并帶有相應(yīng)緩蘇過程的干燥機(jī)。物料進(jìn)入干燥機(jī)頂部料箱后，在重力作用下依次流經(jīng)順流干燥段、緩蘇換向交換段、混流干燥段、緩蘇段、……、冷卻段、排料段后，由排料攪龍12將物料排出機(jī)外。(1)該機(jī)干燥工藝過程為順流高溫干燥-緩蘇換向交換-混流中低溫干燥-緩蘇-…冷卻。依據(jù)降水幅度大小，容易地通過部件組裝成帶有兩個或三個該干燥工藝過程的干燥機(jī)。也可以在裝有一個干燥工藝過程的干燥機(jī)上，采用自循環(huán)的方式，提高物料總降水能力。(2)該機(jī)用復(fù)合工藝干燥原理，依據(jù)物料降水特性，采用不同風(fēng)溫和風(fēng)速來干燥物料。根據(jù)物料熱敏感性和對干燥品質(zhì)的要求，在高溫干燥工藝段采用溫度超過100℃的熱空氣，在混流干燥段中，熱空氣溫度范圍在45--80℃之間。
2.根據(jù)權(quán)利1的要求，復(fù)合工藝干燥機(jī)其特征在于在物料經(jīng)過的緩蘇段內(nèi)設(shè)有專用的物料換向交換器。每一緩蘇段中裝有若干個大小相等、結(jié)構(gòu)相同、呈兩列分布的換向交換器。換向交換器工作過程為由中間隔板31強制將物料在下落過程中分為兩個物料流，分別流入左進(jìn)料管32和右進(jìn)料管33，為使兩物料流在同一立體空間內(nèi)完成位置交換，將左進(jìn)料管和右進(jìn)料管的一側(cè)做成單向傾斜收縮管，兩管傾斜方向前后相反，當(dāng)傾斜收縮到其進(jìn)口大小的一半時，兩進(jìn)料管再左右改變流動方向，左進(jìn)料管內(nèi)的物料流到右進(jìn)料管側(cè)的下方，右進(jìn)料管內(nèi)的物料流到左進(jìn)料管側(cè)的下方。
3.根據(jù)權(quán)利1要求，復(fù)合工藝干燥機(jī)其特征在于把順流干燥段的熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管設(shè)計成角狀管形式，角狀管為中間夾有鹽棉(石棉)板34的雙層金屬薄板角狀管，物料與角狀管的外側(cè)接觸，熱空氣從角狀管的一端進(jìn)入角狀管的里側(cè)，沿角狀管長度方向從角狀管的底側(cè)開口吹入物料中。
4.根據(jù)權(quán)利1要求，復(fù)合工藝干燥機(jī)其特征在于排料機(jī)構(gòu)設(shè)計成雙輪排料葉輪36，兩葉輪轉(zhuǎn)向相反，并在距葉輪喂入口一定高度的正上方處，設(shè)計有一個折流板35。
5.根據(jù)權(quán)利1要求，復(fù)合工藝干燥機(jī)其特征在于通過裝有專門的風(fēng)溫/風(fēng)量控制調(diào)節(jié)裝置9，利用同一熱源裝置提供不同風(fēng)溫、不同風(fēng)壓、不同風(fēng)量的熱風(fēng)。該裝置工作工程為從供熱入口4中來的熱風(fēng)僅為干燥機(jī)使用的兩種熱風(fēng)中溫度較高的熱空氣，在干燥機(jī)首次作業(yè)時，先調(diào)整聯(lián)動手柄機(jī)構(gòu)6，確定高溫風(fēng)道中風(fēng)門7的開度，控制風(fēng)機(jī)23的進(jìn)口風(fēng)量，滿足系統(tǒng)所設(shè)定的風(fēng)機(jī)8的實際供風(fēng)量后，松動緊固螺栓5，微調(diào)聯(lián)動手柄機(jī)構(gòu)上的風(fēng)門3的開度，當(dāng)達(dá)到額定的供熱量后，緊固螺栓5，固定風(fēng)門3在聯(lián)動機(jī)構(gòu)中開度，然后調(diào)整冷風(fēng)控制插門10，根據(jù)所要求的干燥溫度，調(diào)整冷風(fēng)門的開度，摻入相應(yīng)量的冷空氣。此后僅需要控制聯(lián)動手柄機(jī)構(gòu)6到預(yù)定位置，就可匹配干燥機(jī)所需要的兩種風(fēng)溫和風(fēng)量。
全文摘要
復(fù)合工藝干燥機(jī)是一種農(nóng)用干燥機(jī)，該機(jī)干燥工藝過程為順流高溫干燥-緩蘇換向-混流中低溫干燥-緩蘇-……冷卻。依據(jù)降水幅度要求，容易地通過部件組裝成帶有兩個或三個上述干燥工藝過程的干燥機(jī)。該機(jī)利用復(fù)合干燥工藝原理，依據(jù)物料降水特性，采用不同風(fēng)溫和風(fēng)速設(shè)計制作成的新型、高效、節(jié)能型谷物干燥機(jī)。它適用于農(nóng)產(chǎn)品中多種物料及其它領(lǐng)域類似物料的干燥，特別是對稻谷等熱敏感性強物料干燥的理想機(jī)具。
文檔編號F26B17/00GK1166593SQ96104409
公開日1997年12月3日 申請日期1996年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月1日
發(fā)明者奚河濱, 曹崇文, 邵明軍, 王桂湘, 于文江, 姜永維 申請人:黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院科技開發(fā)中心