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燃?xì)庵睙崤c微波輔助玉米干燥裝置的設(shè)計(jì)
我國(guó)是世界上擁有干燥設(shè)備制造廠數(shù)量最多的國(guó)家，下面是小編搜集的一篇關(guān)于燃?xì)庵睙崤c微波輔助玉米干燥裝置設(shè)計(jì)探討的論文范文，供大家閱讀了解。
摘要：利用天然氣燃燒產(chǎn)生的氣體作為熱介質(zhì)，在恒速干燥最后階段，加入微波輔助加熱，利用微波加熱的特點(diǎn)，加快內(nèi)部水分向外部擴(kuò)散的速率，這樣可以大大縮短降速干燥階段時(shí)間。
關(guān)鍵詞：燃?xì)庵睙?微波輔助;干燥裝置
引言
我國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，與此同時(shí)，干燥技術(shù)的應(yīng)用在市場(chǎng)需求的刺激下也出現(xiàn)了迅猛增長(zhǎng)的勢(shì)頭。我國(guó)的干燥技術(shù)應(yīng)用經(jīng)歷了引進(jìn)、消化吸收及自制等階段，是世界上擁有干燥設(shè)備制造廠數(shù)量最多的國(guó)家，但我國(guó)大部分的農(nóng)產(chǎn)品仍沒(méi)有條件獲得先進(jìn)干燥技術(shù)的處理。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，由于得不到及時(shí)的干燥處理，我國(guó)平常年景損失的糧食達(dá)50億Kg。至于干燥技術(shù)對(duì)糧食產(chǎn)品外形和口味的影響尚無(wú)力顧及，今后與進(jìn)口糧食產(chǎn)品全面競(jìng)爭(zhēng)的局面遲早要出現(xiàn)，屆時(shí)，這方面的缺陷將削弱我國(guó)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
干燥能源通常使用煤、電、油、氣等，而且隨著世界煤炭、石油等能源的枯竭，使用成本愈來(lái)愈高，太陽(yáng)能、微波能、遠(yuǎn)紅外、生物質(zhì)能等新能源的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用愈發(fā)受到重視。本文介紹的是利用天然氣燃燒產(chǎn)生的氣體作為熱介質(zhì)，利用微波進(jìn)行輔助加熱的一種組合干燥機(jī)，具有綠色、無(wú)污染，溫度易控制，熱利用率高的特點(diǎn)，另外微波還具有殺菌的作用。
就北方的玉米干燥而言，降速干燥階段時(shí)間占整個(gè)干燥時(shí)間的2/3，蒸發(fā)掉的水分卻不足全部水分的1/3，本發(fā)明設(shè)想在傳統(tǒng)干燥的恒速干燥最后階段，在進(jìn)入降速干燥之前，加入微波輔助加熱，加快內(nèi)部水分向外部擴(kuò)散的速率，這樣可以大大縮短降速干燥階段時(shí)間，也使整個(gè)干燥時(shí)間縮短，從而達(dá)到高效節(jié)能的目的。
1、總體結(jié)構(gòu)
烘干機(jī)由四部分組成：帶式干燥機(jī)及配風(fēng)系統(tǒng)、天然氣燃燒系統(tǒng)、微波輔助加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。
帶式干燥機(jī)由機(jī)箱、帶傳動(dòng)系統(tǒng)組成，帶速可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。配風(fēng)系統(tǒng)包括進(jìn)、出風(fēng)管、循環(huán)風(fēng)機(jī)、排潮風(fēng)機(jī)及控風(fēng)門(mén)。
微波輔助加熱系統(tǒng)包括微波加熱腔、微波源、微波源外罩及進(jìn)、出料微波抑制器。
控制系統(tǒng)控制傳送帶開(kāi)/停及變頻調(diào)速;循環(huán)風(fēng)機(jī)、排潮風(fēng)機(jī)開(kāi)/停;微波源分組開(kāi)啟/關(guān)閉及狀態(tài)顯示;料溫顯示及報(bào)警;風(fēng)溫顯示及報(bào)警。
2、烘干機(jī)主要參數(shù)的確定
通過(guò)干燥過(guò)程的物料衡算和熱量衡算，確定主要參數(shù)，包括計(jì)算水分蒸發(fā)量、空氣耗量、天然氣用量及微波能耗。
在干燥過(guò)程中，新鮮空氣(其狀態(tài)為環(huán)境溫度t0，濕度H0，熱焓I0，干空氣量L)進(jìn)入空氣加熱器，加熱后(其狀態(tài)為t1， H1=H0， I1， L)進(jìn)入干燥器，在加熱器中物料被干燥，由含水率m1降至m2，物料溫度由tm1升至tm2后排出干燥器;而干燥空氣溫度下降、濕度增加后排出干燥器(其狀態(tài)為t2， H2， I2， L)。
(1)原料玉米的質(zhì)量流量G1(kg/h)：根據(jù)要求G1=1000kg/h。
(2)產(chǎn)品玉米的質(zhì)量流量G2：G2= G1 *(1-m1)/(1-m2)
式中：G2為產(chǎn)品玉米的質(zhì)量流量，kg/h;G1為原料玉米的質(zhì)量流量，kg/h;m1為原料玉米的濕基水分，28%;m2為產(chǎn)品玉米的濕基水分，14%。帶入數(shù)值，計(jì)算得到：G2=837kg/h。
(3)玉米中去除水分的質(zhì)量流量mw：每小時(shí)去除的水分質(zhì)量流量mw，由如下公式計(jì)算：mw=G1*(m1-m2)/(1-m2)
式中：mw為每小時(shí)去除的水分質(zhì)量流量，kg/h;帶入各值，計(jì)算得到：mw=163kg/h
(4)干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥室時(shí)的濕含量H1：因H1=H0，當(dāng)溫度為t0=-20℃，相對(duì)濕度為35%，查表得H1=0.001
(5)干燥介質(zhì)離開(kāi)干燥室時(shí)的濕含量H2：溫度為t2=35℃，相對(duì)濕度為80%，查表得H2=0.029
(6)干燥介質(zhì)濕比容υ(m3/Kg)：
υ=(0.773+1.244* H1)(273+t1)/273=1.002(m3/Kg)式中：t1=70℃
(7)干燥介質(zhì)流量L(Kg/h)：L=mw /(H2-H1)=5821.4(Kg/h)
(8)干燥介質(zhì)體積流量V(m3/h)：V=L*υ=5833(m3/h)
(9)干燥介質(zhì)離開(kāi)干燥室時(shí)的焓值I2：I2=1.01t2+H2(2501+1.86t2)=35.35+0.029*2566.1=109.8(KJ/Kg)
(10)干燥介質(zhì)進(jìn)入加熱室時(shí)的焓值I0：I0=1.01t0+H1(2501+1.86t0)=-20.2+0.01*(2501-37.2)=4.44(KJ/Kg)式中：t0=-20℃
(11)加熱器加入的熱量QH(KJ/h)：系統(tǒng)輸入熱量：1)濕物料G1帶入的熱量：因?yàn)镚1=G2+mw，所以濕物料G1帶入的熱量為G2Cmtm1+ mwCtm1 2)空氣帶入的熱量LI0 3)加熱器加入的熱量QH
系統(tǒng)輸出熱量：1)產(chǎn)品G2帶走的熱量：G2Cmtm2 2)廢氣帶走的熱量：LI2 3)干燥器散熱損失QL 取QL=10%QH
綜合以上：G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH=G2Cmtm2+LI2+10%QH
得：90%QH=G2Cm(tm2-tm1)+L(I2-I0)-mw Cwtm1
式中：Cw為水的比熱容，4.187KJ/(Kg·℃);tm1為原料玉米的溫度，-20℃;tm2為產(chǎn)品玉米的溫度，60℃;Cm為產(chǎn)品玉米的比熱，2.01 KJ/(Kg·℃)
最后QH=846202(KJ/h)=202150 Kcal/ h
(12)天然氣燃燒熱為8000Kcal/m3，則天然氣用量為25.3m3/h。
(13)微波功率P(Kw)：假設(shè)降速干燥開(kāi)始時(shí)，玉米中應(yīng)去除的水分還剩1/3(54Kg)，此時(shí)的質(zhì)量流量(包含水分在內(nèi))為Mj，含水率wj=(54+1000×14%)/Mj=21%，設(shè)經(jīng)微波加熱后，含水率為20%，糧食溫度由T1(60℃)變?yōu)門(mén)2(70℃)，加熱效率η1(80%)，微波轉(zhuǎn)換效率η2(70%)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的氣化熱539Kcal/Kg，產(chǎn)品干燥時(shí)，所需要的熱量為Q，可得：
Mj=1000×(1-28%)+54+1000×14%=914Kg/h=15.23 Kg/min
Q=Mj×〔W1(T2-T1)×1+C(1-W1)(T2-T1)+539(W1-W2)〕=171.8(Kcal/min)
則微波功率P=0.07Q/η1η2=21(Kw)
3、總結(jié)
玉米是我國(guó)主要的糧食資源，研制烘干玉米的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，已成為節(jié)能減排、建設(shè)玉米綠色供應(yīng)鏈的關(guān)鍵，且眾多生產(chǎn)領(lǐng)域還沒(méi)有采用先進(jìn)的干燥技術(shù)和裝備，更有巨大的市場(chǎng)還有待于開(kāi)發(fā)。
使用可燃?xì)猓饕煞轂榧淄椋紵啥趸己退瑢儆谇鍧嵞茉矗捎梦⒉ǜ稍铮俣瓤臁⒓訜峋鶆颍瑫r(shí)具有殺菌、減少污染的作用，結(jié)合熱風(fēng)干燥，能達(dá)到節(jié)能的目的，目前在糧食烘干領(lǐng)域還未見(jiàn)應(yīng)用，但經(jīng)廣大科技人員的研究與推廣，我國(guó)的糧食干燥技術(shù)及裝備必將取得更多成果。
參考文獻(xiàn)：
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