節(jié)能高效的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的設(shè)計研究

王 雪

（寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已基本實現(xiàn)機(jī)械化，但是對于糧食的后續(xù)烘干卻存在很多問題，傳統(tǒng)的方法就是暴曬，但是暴曬受到天氣的影響極大，會導(dǎo)致物料沒有曬干從而發(fā)霉，影響物料的質(zhì)量，由此可見，烘干對于物料的保存十分必要。烘干技術(shù)的應(yīng)用，在我國具有十分悠久的歷史，尤其是改革開放以后，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，為了提高生產(chǎn)效率，烘干技術(shù)迅猛發(fā)展。烘干是通過一定方法將物料中的水分去除或減少，通常對各種產(chǎn)品的含水量都有一定的要求，便于儲存、運輸、加工和使用。相關(guān)統(tǒng)計資料表明，我國烘干能耗約占整個加工過程總能耗的10%，但烘干過程的熱效率很低特別是對流烘干一般只有20%～60%，這主要是由于在烘干過程中尾氣直接排空，尾氣帶走余熱浪費能源，并且一些有害的氣體進(jìn)入大氣污染空氣，尤其是20世紀(jì)70年代以后能源問題引起世界各國普遍重視，特別是近幾年，隨著能源價格的不斷高漲，為了降低生產(chǎn)成本，使用新的低能耗的烘干技術(shù)迫在眉睫。據(jù)英國對11種行業(yè)的統(tǒng)計，烘干作業(yè)的能源消耗占總能源消耗的11.6%。近年來，世界各國對烘干加工的節(jié)能技術(shù)展開了廣泛而深入的研究，我國也將“開發(fā)與節(jié)能并重，近期把節(jié)能放在首位”作為能源方針，因此，烘干過程的節(jié)能問題也日益被人們重視[1-3]。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)市場大量應(yīng)用的是回轉(zhuǎn)圓筒烘干機(jī)，因其生產(chǎn)能力大、運轉(zhuǎn)可靠、操作彈性大、適應(yīng)性強(qiáng)、流動阻力小等優(yōu)點而被廣泛使用。

最近，日本東京Yamoto Sankyo Mfg公司取得了一項多筒式烘干機(jī)專利，烘干氣流經(jīng)由許多從中心分管分出的支管被注入到旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)圓筒攜帶的物料層中，其熱質(zhì)傳遞速率提高了近兩倍，并且具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，然而，這種烘干機(jī)不能適用于通常由多級多筒式烘干機(jī)處理的所有物料。目前，真空烘干設(shè)備也隨著真空技術(shù)計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展得到相應(yīng)的發(fā)展，這主要是真空技術(shù)有很多的優(yōu)點，如在低壓烘干時含氧量低，能防止物料被氧化變質(zhì)，能回收烘干物料中的貴重成分等，但由于需要一套完整的抽水蒸氣的真空系統(tǒng)，因此成本較高。

回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒干燥器一般適應(yīng)于顆粒狀物料，也可用于部分黏狀膏狀物料或含水量較高的物料，該烘干機(jī)優(yōu)點是生產(chǎn)能力大、適用范圍廣、流量阻力小、操作上允許波動范圍較大、操作方便等，回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)工作原理：在物料干燥的過程中，濕物料由皮帶輸送機(jī)或斗式提升機(jī)被送到料斗，然后經(jīng)料斗的加料機(jī)通過加料管道進(jìn)入加料端，加料管道的斜度要大于物料的自然傾角，以便物料順利流入干燥器內(nèi)，轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)圓筒是一個與水平線略成傾斜的旋轉(zhuǎn)圓筒。物料從較高一端加入，載熱體由低端進(jìn)入，與物料成逆流接觸，也有載熱體和物料并流進(jìn)入筒體的。但是現(xiàn)有的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)存在一定的弊端，首先該多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)在進(jìn)料時，由于進(jìn)料口的進(jìn)料不方便且容易使得物料從進(jìn)料口被撒出，比較麻煩，還有當(dāng)較多的物料堆積在出料口時，沒有承料的裝置使得物料雜亂堆積在轉(zhuǎn)動套筒的端部[4-6]。

農(nóng)業(yè)烘干機(jī)是傳統(tǒng)干燥設(shè)備之一，設(shè)備運轉(zhuǎn)可靠，操作彈性大、適應(yīng)性強(qiáng)、處理能力大，廣泛應(yīng)用于糧食、食品等領(lǐng)域，但由于在整個的烘干過程中，能源不能被充分地利用，熱能損失嚴(yán)重，熱效率低，農(nóng)民的工作環(huán)境惡劣。所以，本研究通過自動控制技術(shù)、通信技術(shù)等技術(shù)手段，全面提升烘干設(shè)備的自動化和信息化水平，進(jìn)而最大程度地減少物料的損失，提供高效的烘干作業(yè)流程，提高生產(chǎn)效率，并且為農(nóng)民提供一個優(yōu)質(zhì)環(huán)境。

2 節(jié)能高效的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的設(shè)計研究

2.1 多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的整體設(shè)計

節(jié)能高效的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)，如圖1所示，由轉(zhuǎn)動套筒1、出料口4和進(jìn)料口6組成，轉(zhuǎn)動套筒1上設(shè)置有輔助套筒2和驅(qū)動齒輪3，且轉(zhuǎn)動套筒1的驅(qū)動齒輪3通過傳動齒輪與電機(jī)相傳動。出料口4和進(jìn)料口6位于轉(zhuǎn)動套筒1的兩端，轉(zhuǎn)動套筒1的一端位于進(jìn)料口6處，設(shè)置有進(jìn)料裝置7，進(jìn)料裝置包括固定料口、固定套、轉(zhuǎn)動板、固定板、轉(zhuǎn)動銷和撥動塊，固定料口和固定套設(shè)置于進(jìn)料口上，固定板位于固定套的內(nèi)部，且固定板上設(shè)置有轉(zhuǎn)動孔，轉(zhuǎn)動銷設(shè)置于轉(zhuǎn)動孔上。轉(zhuǎn)動板設(shè)置于固定板上，撥動塊設(shè)置于轉(zhuǎn)動板的一側(cè)，轉(zhuǎn)動板、轉(zhuǎn)動銷與固定板之間均過盈配合；轉(zhuǎn)動套筒的另一端位于出料口處設(shè)置有承料裝置5，承料裝置包括承料倉、擋料板、固定條、滑動塊、底座和滑動槽，承料倉位于底座的上方，擋料板和固定條設(shè)置于承料倉上，且固定條之間設(shè)置有出料槽，底座上開設(shè)有滑動槽，承料倉通過滑動塊與底座的滑動槽滑動連接，承料倉與出料口相對齊。

圖1 多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)整機(jī)示意圖

2.2 多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的承料裝置設(shè)計

該多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的承料裝置，如圖2所示，通過將物料排到承料倉中，可以避免物料雜亂地落到地面，且可以將承料倉沿著底座上移動，根據(jù)底座的長度進(jìn)行調(diào)整，移動物料的位置，比較實用。

圖2 多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)承料裝置示意圖

烘干機(jī)的承料裝置5包括承料倉501、擋料板502、固定條503、滑動塊504、底座505和滑動槽506，承料倉501位于底座505的上方，擋料板502和固定條503設(shè)置于承料倉501上，且固定條503之間設(shè)置有出料槽，底座505上開設(shè)有滑動槽506，承料倉501通過滑動塊504與底座505的滑動槽506滑動連接，承料倉501與出料口4相對齊。擋料板502位于固定條503之間，且擋料板502與承料倉501滑動連接，且擋料板502與固定條503相貼合，承料倉501的內(nèi)部鏤空；滑動塊504與底座505的滑動槽506截面均為T形，通過將物料排到承料倉501中，可以避免物料雜亂地落到地面，且可以將承料倉501沿著底座505上移動，根據(jù)底座505的長度進(jìn)行調(diào)整移動物料的位置。

2.3 多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的進(jìn)料裝置設(shè)計

該多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)設(shè)置有進(jìn)料裝置，如圖3所示，將轉(zhuǎn)動板在固定套中進(jìn)行轉(zhuǎn)動，將物料放入到固定料口然后排入到轉(zhuǎn)動套筒中，固定板、轉(zhuǎn)動銷和轉(zhuǎn)動板之間采用過盈配合，保證在轉(zhuǎn)動套筒轉(zhuǎn)動時不受影響。

圖3 多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)進(jìn)料裝置示意圖

烘干機(jī)的進(jìn)料裝置7，由轉(zhuǎn)動板703通過轉(zhuǎn)動銷705與固定板704相連接，轉(zhuǎn)動板703和固定板704均位于固定套702的內(nèi)部，固定套702焊接在進(jìn)料口6上；固定套702位于固定板704的上方，固定料口701與轉(zhuǎn)動套筒1的內(nèi)部連通，將轉(zhuǎn)動板703在固定套702中進(jìn)行轉(zhuǎn)動，將物料放入到固定料口701中排入到轉(zhuǎn)動套筒1中，固定板704、轉(zhuǎn)動銷705和轉(zhuǎn)動板703之間采用過盈配合，保證在轉(zhuǎn)動套筒1轉(zhuǎn)動時不受影響。

2.4 節(jié)能高效的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)的工作原理

在使用該多筒式烘干機(jī)時，撥動塊706使轉(zhuǎn)動板703轉(zhuǎn)動，通過料斗將物料放入到固定料口701中，物料從固定料口701進(jìn)入轉(zhuǎn)動套筒1中，然后轉(zhuǎn)動板703與固定板704錯開，將進(jìn)料口6封住，此時可以將轉(zhuǎn)動套筒1中的物料轉(zhuǎn)動烘干，通過電動機(jī)帶動傳動齒輪與驅(qū)動齒輪3傳動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)動套筒1轉(zhuǎn)動，并從出料口4的承料裝置5中排出，物料從出料口4落入承料裝置5，此時可以通過承料倉501承料，當(dāng)物料承接足夠時，承料倉501依靠滑動塊504和滑動槽506配合進(jìn)而沿著底座505上的滑動槽506滑動，此時可將承料倉501移動到指定位置，而后將擋料板502打開，將烘干后的物料從承料倉501中排出。這種節(jié)能高效的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)，可以避免物料雜亂地落到地面，且承料倉可沿底座移動，能根據(jù)底座的長度調(diào)整移動物料的位置，物料被放入固定料口排入到轉(zhuǎn)動套筒，保證在轉(zhuǎn)動套筒轉(zhuǎn)動時不受影響[7-10]。

3 結(jié)語

1）節(jié)能高效的多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)解決了烘干機(jī)在進(jìn)料時，由于進(jìn)料口進(jìn)料不方便導(dǎo)致物料從進(jìn)料口被撒出，以及當(dāng)物料堆積在出料口時，沒有承料的裝置使得物料雜亂堆積在轉(zhuǎn)動套筒的端部的問題。將單筒的烘干機(jī)改為多筒烘干機(jī)，提高了能源的利用率，減小了熱量損失，減輕了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，通過自動控制技術(shù)、通信技術(shù)等技術(shù)手段，全面提升烘干設(shè)備的自動化和信息化水平，進(jìn)而能最大程度地降低物料的損失，提供高效的烘干作業(yè)流程，提高生產(chǎn)效率，為農(nóng)民提供優(yōu)質(zhì)工作環(huán)境，減少對環(huán)境的污染。

2）谷物包括大米、小麥、玉米等作為人們的主要糧食，在包裝前都需要進(jìn)行烘干，所以國家對糧食烘干設(shè)備的投資越來越大，意味著對烘干機(jī)的選用要求也越來越高。多筒式農(nóng)產(chǎn)品烘干機(jī)在很大程度上提高了烘干機(jī)的能源利用率，減少了熱量損失（單位熱耗低5%～15%），提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，產(chǎn)品的含水率可低至1%～3%，而且加熱干燥過程自動控制，加熱溫度波動小，控制精確，提高了生產(chǎn)效率，每小時可烘干約12 t糧食，降低了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，同時減少了對環(huán)境的污染。該烘干機(jī)還可烘干紅棗等果品，真正實現(xiàn)了一機(jī)多用，只是在整個的烘干過程中，周圍空氣濕度不可過低，過低會導(dǎo)致皮皺，甚至果肉分離。