山核桃物料風(fēng)選機(jī)理與風(fēng)選性能試驗(yàn)研究

曹成茂 羅 坤 彭美樂 吳正敏 劉光宗 李 正

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院, 合肥 230036; 2.安徽省智能農(nóng)機(jī)裝備工程實(shí)驗(yàn)室, 合肥 230036)

0 引言

山核桃的深加工技術(shù)是影響山核桃經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素，且山核桃的殼仁分離是山核桃深加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。山核桃經(jīng)過初次破殼與二次破殼，產(chǎn)生大量灰塵、細(xì)小碎渣、八分之一殼、四分之一殼、二分之一殼、殼仁嵌合體以及碎仁、八分之一仁、四分之一仁、二分之一仁。在山核桃加工生產(chǎn)線中，先將仁與殼選出，二次破殼機(jī)使殼仁嵌合體破裂，且不會造成大量的碎殼進(jìn)一步損傷果仁，殼與仁分離之后才能進(jìn)行后續(xù)加工。

國內(nèi)外學(xué)者針對堅(jiān)果類的殼仁篩分機(jī)理、分選機(jī)械進(jìn)行了研究與試驗(yàn)。NAHAL等[2]對兩種波斯核桃的研究表明，層次差異的不同粒子末端速度不同，可以采用流態(tài)化分離法進(jìn)行不同粒度的核桃仁篩選，每個粒子需要空氣速度在6～11 m/s范圍內(nèi)，同時殼與仁的含水率也直接影響不同粒子的末端速度。RAGAB等[3]通過研究核桃物理特性和氣動特性發(fā)現(xiàn)，核桃含水率對末端速度影響較大，通過干燥處理可改變其氣動特性，增加堅(jiān)果密度可以提高所試驗(yàn)品種的最終速度，使用乙烯處理核桃對核桃末端速度并未產(chǎn)生較大影響，最后確定10 m/s的末端速度可以完全分離出沒有殼的核桃和有殼的核桃，但此方法會影響核桃品質(zhì)。JIN等[4]發(fā)明了一種自動分離黑胡桃肉和殼的方法，利用胡桃肉和胡桃殼透光率的不同使圖像呈現(xiàn)出不同的紋理特征，利用紋理的差別來篩分殼與肉的方法對核桃仁肉殼分離效果較好，總分離準(zhǔn)確率為98.2%，但此方法成本較高。KRISHNAN等[5]利用磁選的方法進(jìn)行分離試驗(yàn)。首先將鐵粉或者磁流體與無霉性的食用明膠粉混合，然后使其粘附于果殼表面再進(jìn)行破殼處理，再根據(jù)殼與仁所受合力不同實(shí)現(xiàn)分離。這種方法的不足之處在于，核桃不僅需要預(yù)處理還需要后處理其上的鐵粉或磁流體，工序繁瑣且處理容易污染果仁，對稍大的果殼無法去除。

通過總結(jié)前人研究成果與實(shí)地調(diào)研，總結(jié)出山核桃空氣動力學(xué)特性參數(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)殼仁分離，但是懸浮速度范圍重疊大影響山核桃殼仁的分選效果。本文在基于多點(diǎn)加載力使殼均勻碎裂的基礎(chǔ)上[6]，研究一種特殊破殼工藝使山核桃殼干仁濕來提高分選效果。通過理論分析、仿真試驗(yàn)與試驗(yàn)臺試驗(yàn)，研究改變各物料懸浮速度進(jìn)一步減小各種物料的分選速度重疊區(qū)間[7]，得到山核桃空氣動力學(xué)特性參數(shù)和力學(xué)參數(shù)，以指導(dǎo)樣機(jī)的研制。

1 山核桃破殼物料類型與物理參數(shù)

1.1 各物料成分百分比

選取一次破殼機(jī)與二次破殼機(jī)加工之后的物料，采用特殊破殼工藝使殼的含水率降至5%左右，仁的含水率保持在設(shè)定的含水率范圍內(nèi)。再選取蜂窩凹心錘頭，使破殼率達(dá)到99.5%，并且產(chǎn)生的大量局部裂紋點(diǎn)引導(dǎo)裂紋產(chǎn)生，使碎殼形狀大小均勻[8]。再次經(jīng)過低損傷二次破殼機(jī)與篩選設(shè)備，得到的混合物料如圖1所示，各成分占比如表1所示。

圖1 山核桃破殼混合物料Fig.1 Hickory mixtures after shell breaking

物料類型質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%備注一露仁13.3整仁的二分之一左右二露仁33.8整仁的四分之一左右碎仁2.9小于整仁的八分之一二露殼1.3整殼的四分之一左右碎殼43.7小于等于整殼的八分之一殼仁嵌合物5.0殼中嵌入仁

1.2 山核桃破殼物料物理參數(shù)

物料顆粒的空氣動力學(xué)特性與物料的密度、含水率密切相關(guān)，泊松比、剪切模量、動摩擦因數(shù)的數(shù)值直接影響仿真結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的誤差[9]。本節(jié)對物料的各個物理參數(shù)進(jìn)行測定與計(jì)算，首先選取寧國山核桃經(jīng)過特殊工藝處理之后由一次破殼機(jī)與二次破殼機(jī)加工之后的物料，從物料堆隨機(jī)抽取一部分，分揀為仁、殼、殼仁嵌合體3種樣本。

殼、仁的樣本密度測定采用YD-100E型密度測定儀，含水率測定采用干燥法，所用器材為數(shù)字電子秤(量程：200 g，精度：0.01 g)、干燥箱等，樣本密度與含水率均值如表2所示。

表2 山核桃含水率、密度測試結(jié)果Tab.2 Moisture content and density test results of hickory

泊松比υ=0.3，殼彈性模量E=10 MPa，仁彈性模量近似為果殼的1/10，取1.1 MPa[10]，又由彈性模量、剪切模量和泊松比三者之間的關(guān)系得到殼、仁剪切模量

(1)

山核桃堆積角試驗(yàn)以及靜摩擦試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)導(dǎo)入EDEM官網(wǎng)數(shù)據(jù)庫分析，得到山核桃的恢復(fù)系數(shù)、靜摩擦因數(shù)及滾動摩擦因數(shù)，見表3。

表3 山核桃物料仿真參數(shù)Tab.3 Simulation parameters of hickory material

2 山核桃破殼物料力學(xué)分析

2.1 垂直管道升力與升力系數(shù)

山核桃破殼物料的殼仁風(fēng)選采用垂直管道風(fēng)壓吹送式，是典型的氣固兩相流模型，由于破殼物料的迎風(fēng)面面積與幾何形態(tài)復(fù)雜多變使風(fēng)選參數(shù)重疊區(qū)間過大，所以首先要計(jì)算分析山核桃破殼物料的空氣動力學(xué)特性對風(fēng)選的影響。其中至關(guān)重要的是得到各種物料的升力參數(shù)，在核桃破殼物料和流體的運(yùn)動速度、各項(xiàng)物理參數(shù)共同作用下，使物料產(chǎn)生升力，升力表示為函數(shù)形式[11]

(2)

(3)

(4)

式中Fl——物料所受升力，N

Re——物料的雷諾數(shù)

C——繞流升力系數(shù)

k——待定指數(shù)

vl——物料速度，m/s

dl——物料迎風(fēng)面粒徑,m

ρ——空氣密度，kg/m3

μ——空氣動力粘度，Pa·s

Sl——物料迎風(fēng)面積，m2

在氣固兩相流體力學(xué)中，山核桃物料升力由所受摩擦力與壓差力相互作用而形成，兩力主要在流體速度、物料速度與物料物理參數(shù)的作用下分為3種區(qū)域。在室溫20℃、壓力101.325 kPa的條件下，所測山核桃破殼物料迎風(fēng)面最小面積為6 mm2，由雷諾公式得出山核桃物料最小雷諾數(shù)為2 139，根據(jù)壓差升力區(qū)條件：牛頓區(qū)500≤Re≤2×105和牛頓區(qū)粒徑范圍條件[11]

(5)

式中ρl——物料密度，kg/m3

得出升力系數(shù)C=0.44。

2.2 異形顆粒自由懸浮速度

同粒徑球體與異形顆粒的懸浮速度相比，球體的大于異形顆粒。在分析異形山核桃顆粒的懸浮速度時，將異形顆粒換算為與其迎風(fēng)面直徑、質(zhì)量相同的球體，以球體的尺寸計(jì)算懸浮速度，之后通過兩者與顆粒形狀修正系數(shù)之間的關(guān)系來確定異形顆粒的自由懸浮速度。實(shí)現(xiàn)風(fēng)選要建立流體物理參數(shù)與力學(xué)參數(shù)的關(guān)系，通過分析各顆?？諝鈩恿W(xué)參數(shù)區(qū)域，耦合顆粒、改變顆粒物理參數(shù)，使動力學(xué)參數(shù)交叉區(qū)域減小來達(dá)到分選目的。山核桃破殼物料顆粒換算成當(dāng)量球體后在管道中的升力與其重力相等時所需風(fēng)速即為換算顆粒的懸浮速度，由于其粒徑大小處在牛頓區(qū)，所以風(fēng)速在顆粒表面繞流之后會在其尾部產(chǎn)生湍流的情況[11]，在垂直管道中受力模型如圖2所示。

圖2 物料受力模型Fig.2 Dynamic model of hickory mixtures

當(dāng)山核桃物料的重力與流體產(chǎn)生的升力大致相等時，流體風(fēng)速即為山核桃物料的懸浮速度。把山核桃破殼物料按照當(dāng)量球體分析計(jì)算單個顆粒時，在牛頓區(qū)其修正表達(dá)函數(shù)式為[12]

(6)

式中Kl——形狀修正系數(shù)

vx——修正懸浮速度，m/s

3 山核桃破殼物料耦合仿真

EDEM軟件針對顆粒仿真，對離散型物料具有優(yōu)良的擬合特性，F(xiàn)LUENT對流體仿真具有深厚的基礎(chǔ)，因此利用兩個軟件進(jìn)行山核桃動力學(xué)特性耦合分析[13]。在EDEM軟件中生成山核桃物料僅受重力作用，F(xiàn)LUENT軟件中改變風(fēng)道風(fēng)速使山核桃物料在風(fēng)道中懸浮，不斷調(diào)整風(fēng)速使物料到達(dá)風(fēng)道頂端區(qū)域。利用3D掃描儀提取山核桃精準(zhǔn)物理形態(tài)，之后利用微小顆粒進(jìn)行網(wǎng)格填充，得到高精度的山核桃物料仿真模型，如圖3所示。

圖3 山核桃仿真模型Fig.3 Simulation model of hickory

由于此次仿真主要研究山核桃各物料在垂直風(fēng)道內(nèi)的懸浮速度、物料與風(fēng)道碰撞力及其運(yùn)動軌跡，為試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)提供前期的參數(shù)基礎(chǔ)，又考慮到耦合仿真對風(fēng)道內(nèi)流體區(qū)域網(wǎng)格劃分大小要求不高，所以選取的風(fēng)選筒幾何體網(wǎng)格劃分模型見圖4。

圖5 運(yùn)動軌跡Fig.5 Motion tracks

仿真物料由顆粒工廠產(chǎn)生后順氣流從下端進(jìn)入，物料在重力與升力共同作用下在氣室內(nèi)向下或向上運(yùn)動。此次氣固耦合仿真采用拉格朗日模型[14]，設(shè)置EDEM時間步長為9×10-8s，F(xiàn)LUENT時間步長為9×10-6s，F(xiàn)LUENT時間步長為EDEM時間步長的100倍。FLUENT的仿真步數(shù)為200 000步即1.8 s，每隔200步保存一次數(shù)據(jù)[13]。此仿真每種物料均隨機(jī)產(chǎn)生5粒顆粒，依次改變風(fēng)速范圍為1～15 m/s，使山核桃物料到達(dá)風(fēng)道頂端區(qū)域范圍時，風(fēng)速為其懸浮速度，仿真懸浮速度見表4。

表4 仿真懸浮速度Tab.4 Simulation suspension speed

山核桃破殼物料的懸浮速度仿真中，不同山核桃破殼物料在不同流速中的運(yùn)動速度大致相同，其速度在0.21～3.96 m/s之間。物料的迎風(fēng)面面積始終變化，當(dāng)迎風(fēng)面最大時，其運(yùn)動速度也最大。由于迎風(fēng)面面積的變化使物料與物料、物料與筒面發(fā)生碰撞，碰撞力的最大值為0.004 2 N，不足以破壞山核桃仁的完整性，在試驗(yàn)臺試驗(yàn)中利用高速攝像機(jī)記錄山核桃物料在風(fēng)道中的運(yùn)動軌跡與速度并分析物料的受力，其仿真試驗(yàn)速度軌跡圖與試驗(yàn)臺實(shí)際軌跡圖見圖5。

選取質(zhì)量最大的仁且風(fēng)速為15 m/s時的物料，通過高速攝像機(jī)記錄核仁碰撞筒壁瞬間的過程，利用攝像機(jī)配備軟件先標(biāo)定圖像中風(fēng)筒實(shí)際寬度，之后慢速播放視頻依次確定起始點(diǎn)、第1點(diǎn)和第2點(diǎn)，得到第1點(diǎn)與第2點(diǎn)的速度與物料的加速度，由此得到核仁碰撞筒壁時的瞬時力，利用牛頓第二定律公式得到最大力為0.003 1 N，攝像機(jī)分析界面與各參數(shù)見圖6。

圖6 加速度分析界面Fig.6 Acceleration analytical interface

4 山核桃破殼物料風(fēng)選試驗(yàn)臺

4.1 試驗(yàn)臺與測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于山核桃物料風(fēng)選機(jī)理的研究，設(shè)計(jì)了山核桃風(fēng)選試驗(yàn)臺。由于山核桃破殼物料中碎殼形狀為凹窩狀且有較多尖角易與仁嵌合，所以采用大功率的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生氣流，經(jīng)穩(wěn)壓裝置形成穩(wěn)定的垂直氣流場氣流使糾纏物料分離。再經(jīng)過上位機(jī)的精準(zhǔn)控制得到無級調(diào)節(jié)風(fēng)速的效果，同時通過上位機(jī)實(shí)時采集并記錄風(fēng)場風(fēng)速。此試驗(yàn)臺為組裝式，通過更換風(fēng)筒即可模擬樣機(jī)的風(fēng)道環(huán)境，修改其他參數(shù)也可適用于多種物料的風(fēng)選測試[15]。

試驗(yàn)臺器材為亞克力風(fēng)筒(寬1 500 mm、長200 mm、高800 mm)、風(fēng)機(jī)(型號：EM80B-3，轉(zhuǎn)速：2 450 r/min，功率：280 W，風(fēng)量：910 m3/h)、風(fēng)速傳感器(量程：0～30 m/s)、穩(wěn)壓罩、上位機(jī)采集系統(tǒng)、采集卡(NI USB-6215)、高速攝像機(jī)、調(diào)壓器(型號：H3P40YB)、24V電源等。試驗(yàn)臺測試系統(tǒng)由LabVIEW軟件編寫，主要分為風(fēng)速信息采集、風(fēng)速調(diào)節(jié)和信號濾波處理與儲存[16]，試驗(yàn)臺見圖7。

圖7 風(fēng)速試驗(yàn)臺Fig.7 Wind velocity test device1.風(fēng)機(jī) 2.風(fēng)室 3.穩(wěn)壓罩 4.風(fēng)速傳感器 5.電源開關(guān) 6.電源 7.NI采集機(jī)箱 8.NI采集卡 9.調(diào)壓器 10.采集系統(tǒng) 11.光源 12、13.輔助光源 14.信息采集試驗(yàn)臺 15.視頻分析面板 16.高速攝像機(jī)

系統(tǒng)上電之后把待測物料投入風(fēng)筒，此時通過虛擬儀器操作界面調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而精確控制風(fēng)速，使風(fēng)筒內(nèi)形成速度可變且垂直的穩(wěn)定氣流場，調(diào)節(jié)風(fēng)速使物料逐漸懸浮于上風(fēng)筒范圍內(nèi)。單類山核桃物料在風(fēng)力逐漸增加的作用下經(jīng)歷輕微起伏、較大起伏到貼合于上穩(wěn)壓罩的一系列過程，同時上位機(jī)會同步顯示實(shí)時風(fēng)速并記錄數(shù)據(jù)。混合類山核桃物料在此風(fēng)場中經(jīng)歷輕微起伏、殼仁懸浮區(qū)重疊大到殼仁懸浮區(qū)區(qū)分明顯的一系列過程，同時記錄過程風(fēng)速變化。

山核桃懸浮速度試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)是風(fēng)室內(nèi)各處風(fēng)速的均勻性，本文測量風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與管道出風(fēng)口各處的風(fēng)速，之后依據(jù)各處風(fēng)速的大小采用多層、多孔徑和多形狀的沙網(wǎng)格柵對氣流進(jìn)行調(diào)整，使各點(diǎn)風(fēng)速大小均勻。下穩(wěn)流罩與上穩(wěn)流罩面上分別劃分均勻的網(wǎng)格，每面網(wǎng)格數(shù)為28個[17]，在恒定電壓下使用風(fēng)速傳感器對每個網(wǎng)格進(jìn)行測速[17]，通過不斷調(diào)整格柵層數(shù)、類型和各處網(wǎng)眼疏密程度，使各處氣流均勻，采用相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來衡量氣流均勻性。

通過測試得到相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最優(yōu)結(jié)果為3%左右，遠(yuǎn)低于相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低于15%的均勻性要求，說明風(fēng)室氣流具有均勻性，上下穩(wěn)流罩格柵放置圖見圖8。

圖8 穩(wěn)流罩Fig.8 Steady flow hood

4.2 單類物料與混合物料試驗(yàn)

4.2.1單類物料懸浮速度試驗(yàn)

試驗(yàn)物料為隨機(jī)選取100顆山核桃，經(jīng)本課題組研究的新工藝破殼設(shè)備使殼干仁濕，先使完整山核桃產(chǎn)生細(xì)微裂縫，浸泡水中使含水率不斷上升，取出使殼表面迅速脫水之后進(jìn)入生產(chǎn)線進(jìn)行一次破殼，再在二次離心破殼機(jī)的作用下使殼碎、小、輕，仁整、大、重[18],其中殼仁嵌合物為仁與殼未分離的物料，破殼得到各破殼物料見圖9。

圖9 山核桃物料Fig.9 Hickory material

每種物料選取5粒樣本，樣本尺寸均勻分布在尺寸范圍內(nèi)。因山核桃個體存在大小差異,所以測試數(shù)據(jù)為范圍。經(jīng)過分析得到各物料的對應(yīng)懸浮速度范圍，將其代入式(6)得到形狀修正系數(shù)見表5。

表5 山核桃物料參數(shù)Tab.5 Parameters of hickory material

對比仿真試驗(yàn)的懸浮速度結(jié)果，仿真結(jié)果與數(shù)據(jù)均符合實(shí)際情況，因此可以確定此仿真算法同樣適用于樣機(jī)的仿真試驗(yàn)。通過對仿真參數(shù)反饋修正虛擬樣機(jī)參數(shù)，最終得到合理設(shè)計(jì)參數(shù)以指導(dǎo)樣機(jī)的研制[7]。分析各物料的最低與最高懸浮速度發(fā)現(xiàn)，殼與仁分離速度重疊區(qū)間占比達(dá)到48.6%，且重疊區(qū)間包含87.6%的物料，懸浮速度的重疊范圍見圖10。

圖10 單因素懸浮速度試驗(yàn)結(jié)果Fig.10 Suspension velocity test results of single-factor

4.2.2混合物料分離試驗(yàn)

通過研究、分析與理論計(jì)算，得出影響分離效果的關(guān)鍵因素為迎風(fēng)面容量比(物料所占面積與單位面積比值)、仁質(zhì)量、風(fēng)速和顆粒尺寸。顆粒尺寸前文已經(jīng)確定，因此選取迎風(fēng)面容量比、仁質(zhì)量和風(fēng)速作為關(guān)鍵因素進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)的評價標(biāo)準(zhǔn)為清選率A與誤選率B，表達(dá)式為

(7)

(8)

式中A——清選率，%

B——誤選率，%

m1——已除物質(zhì)量，g

m2——應(yīng)除物總質(zhì)量，g

ma——誤除物質(zhì)量，g

mb——應(yīng)留物總質(zhì)量，g

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)混合物料的分離速度與物料的本身質(zhì)量密切相關(guān)，因此本試驗(yàn)先取定量的迎風(fēng)面容量比，通過改變混合核仁的含水率來改變質(zhì)量之后觀察對應(yīng)風(fēng)速的變化[19]，結(jié)果見圖11。

圖11 混合物料懸浮速度試驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Suspension velocity test results of hickory mixtures

基于風(fēng)選試驗(yàn)臺的初步分離試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)仁的含水率達(dá)到23.76%時，分離速度重疊區(qū)間降至21.5%，且重疊區(qū)間包含1.2%的物料。改變核桃仁的質(zhì)量之后，殼仁嵌合物的質(zhì)量也會發(fā)生改變，其分離風(fēng)速仍介于殼與殼仁嵌合物之間。因此試驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行，第一部分為殼與仁和殼仁嵌合物的分離試驗(yàn),第二部分為仁與殼仁嵌合物的分離試驗(yàn)。第一部分試驗(yàn)在殼的含水率為5%的基礎(chǔ)上通過改變核仁的含水率增加其質(zhì)量，按照前文統(tǒng)計(jì)的各物料百分比得到各個迎風(fēng)面容量比物料。共設(shè)計(jì)12組試驗(yàn)并每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值，試驗(yàn)因素設(shè)置與試驗(yàn)結(jié)果見表6。

依次選定迎風(fēng)面容量比為50%、75%、100%時，改變風(fēng)速得到最優(yōu)清選率與誤選率，得到不同含水率下的清選率與誤選率。根據(jù)圖表可以分析出在迎風(fēng)面容量比一定時，隨著含水率的升高仁的質(zhì)量增加使清選率趨于100%、誤選率稍有增長。當(dāng)含水率一定時，隨著迎風(fēng)面容量比變大清選率會變小、誤選率變大，各迎風(fēng)面容量比下的試驗(yàn)柱狀圖見圖12。

分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含水率為23.6%、迎風(fēng)面容量比為50%時，殼仁嵌合物的剩余量僅為0.8%，觀察發(fā)現(xiàn)其為二露仁與碎殼嵌合物。則在風(fēng)速8.2 m/s、含水率為23.6%、迎風(fēng)面容量比為50%左右時，總體清選率為99.2%、誤選率為0.8%。

第二部分試驗(yàn)采取增加殼仁嵌合物殼的質(zhì)量，采用方法是將第一部分所有剩余物全部浸入水中，使殼仁含水率達(dá)到一致。此時的殼仁嵌合物為碎殼與二露仁的嵌合，在所有物料含水率均為23.6%時，測得殼仁嵌合物最小懸浮速度為11.65 m/s，最大懸浮速度為12.3 m/s。試驗(yàn)得到在風(fēng)速為11.7 m/s時，總體清選率為100%，誤選率為2.3%。

表6 試驗(yàn)因素與結(jié)果Tab.6 Test factors and test results

5 結(jié)論

(1)EDEM-FLUENT耦合仿真適合風(fēng)選的要求，其準(zhǔn)確度與精度可指導(dǎo)樣機(jī)研制。試驗(yàn)臺系統(tǒng)無級調(diào)節(jié)風(fēng)速可以使風(fēng)道氣流更加穩(wěn)定和精確，實(shí)時數(shù)據(jù)保存可以使試驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，高速攝像方法可以實(shí)時捕捉物料運(yùn)動參數(shù)，通過高速攝像機(jī)得到物料最大碰撞力為0.003 1 N。

(2)顆粒形狀系數(shù)是決定復(fù)雜物料風(fēng)選的關(guān)鍵因素，物料預(yù)加工處理對后續(xù)的破殼與分選起到?jīng)Q定性作用。在山核桃多點(diǎn)加載力使殼均勻碎裂的基礎(chǔ)上，研究利用蒸煮與迅速外殼脫水技術(shù)來改變山核桃破殼后物料的形狀系數(shù)，其各物料形狀修正系數(shù)分別為：一露仁 1.35、 二露仁1.22、碎仁1.13、二露殼3.1、碎殼2.3、殼仁嵌合物1.6。

(3)采用殼干仁濕的特殊工藝使山核桃復(fù)雜破殼物料的懸浮速度重疊區(qū)間減小，再調(diào)節(jié)仁質(zhì)量和迎風(fēng)面容量比兩個主要因素使分離效果大大提升，第一部分試驗(yàn)得到風(fēng)選效果主要由仁質(zhì)量和迎風(fēng)面容量比兩個因素決定，在風(fēng)速8.2 m/s、仁含水率為23.6%、殼含水率為5%、迎風(fēng)面容量比為50%左右時，總體清選率為99.2%、誤選率為0.8%，第二部分物料采取改變殼含水率使所有物料含水率均為23.6%，可以進(jìn)一步提高殼的清選率，風(fēng)速為11.7 m/s時使清選率達(dá)到100%、誤選率2.3%，可以為山核桃等復(fù)雜物料的分離技術(shù)與裝置的設(shè)計(jì)提供參考。

圖12 混合物料試驗(yàn)結(jié)果Fig.12 Test results of hickory mixtures