王 輝,劉超山,羅 慶,李向陽,劉澤國,白 震
(蘭州工業(yè)學院,甘肅 蘭州 730050)
烘干機是通過熱空氣與物料充分接觸,通過熱傳導、對流、熱輻射等方式將物料中水分蒸發(fā)的設(shè)備。烘干機可分為工業(yè)與民用兩種,工業(yè)烘干機又叫干燥機,民用干燥機一般用于各種生產(chǎn)生活物料除水。烘干機一般由滾筒、進料裝置、出料裝置、引風裝置、排氣管道、傳動裝置和電控設(shè)備組成。
烘干機設(shè)備行業(yè)顯著特點技術(shù)含量作用日益凸顯。烘干設(shè)備制造業(yè)按照高品質(zhì)、低能耗、環(huán)保型的要求調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),進一步加強基礎(chǔ)研究。國內(nèi)烘干機普遍生產(chǎn)規(guī)模小,種類少,整體技術(shù)含量不高。全行業(yè)年銷售收入500 萬以下的企業(yè)約占60%,年銷售收入過千萬的廠家僅占5%。目前烘干機主要存在外排氣體散熱和機殼散熱能量浪費大,蒸汽壓力波動對能耗影響大,物料烘干都難把握和原料著火等問題。
果肉烘干機采用蒸發(fā)原理,蒸發(fā)與溫度、濕度、液體表面積和液體表面空氣流動速度四個因素有關(guān)。本設(shè)計果肉烘干機綜合考慮以上因素,使烘干效率最大化。
采用臥式滾筒旋轉(zhuǎn)設(shè)計使果肉受到不斷攪拌,增加果肉與熱空氣接觸面積,加快果肉表面空氣流動速度,并使受熱均勻,防止局部果肉受熱嚴重二著火。杏子成熟季節(jié),太陽光照時間長,光強度高,采用太陽能、電能兩種模式供能,在光照充足情況下,可降電能源消。光照條件不好采用電能供熱,對太陽能供熱形成補充。采用循環(huán)送風和最烘干機滾筒做隔熱處理,增加果肉表面空氣流動速度,降低設(shè)備能量損耗。采用機械除濕裝置,降低系統(tǒng)濕度,加速果肉蒸發(fā)速度。該設(shè)計果肉烘干機三維設(shè)計圖如圖1 所示。
圖1 臥式太陽能循環(huán)送風果肉烘干機三維設(shè)計圖
本設(shè)計果肉烘干機電機通過帶傳動和齒輪傳動驅(qū)動臥式滾筒轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)果肉翻動,與熱空氣流充分接觸,同時使受熱均勻。傳動機構(gòu)設(shè)計如圖2 所示。為方便家庭使用,本機構(gòu)采用單相電機。設(shè)計每次投入果肉100Kg,滾筒外徑1m,滾筒轉(zhuǎn)動速度不超過15r/min。則所需電機的功率和轉(zhuǎn)速如下:
圖2 傳動機構(gòu)三維設(shè)計圖
α—滾筒轉(zhuǎn)動質(zhì)量分布系數(shù),臥式滾筒α 取1/3;
m—果肉質(zhì)量,Kg;
g—重力加速度,m/s2。
V=πDn=0.785m/s
V——滾筒齒輪轉(zhuǎn)動線速度m/s;
D——滾筒外徑,m;
n——滾筒轉(zhuǎn)速,r/min。
P=Fv=250W
P——滾筒功率,W。
P——滾筒外徑,m;
η——滾筒轉(zhuǎn)速,r/min。
單相電機皮帶輪與圓柱齒輪皮帶輪之間:
D1——單相電機皮帶輪外徑;
D2——圓柱齒輪皮帶輪外徑。
圓柱齒輪與滾筒齒輪之間:
Z1——圓柱齒輪齒數(shù);
Z2——滾筒齒輪齒數(shù)。
綜上選擇玉豹機電有限公司的71M2-4 電機,參數(shù)見表1。
表1 71M2-4 電機參數(shù)表
本設(shè)計果肉烘干機采用太陽能、電能兩種模式為設(shè)備供能。杏子成熟季節(jié),太陽光照時間長,光強度高,在光照充足情況下,太陽能產(chǎn)熱裝置將光能轉(zhuǎn)化為熱能,,可降電能消耗。光照條件不好采用電能供熱,對太陽能供熱形成補充。產(chǎn)熱裝置設(shè)計如圖3 所示。
圖3 產(chǎn)熱裝置三維設(shè)計圖
保溫棉、太陽能散熱管和電阻絲散熱管固定于固定罩之上,使?jié)L筒轉(zhuǎn)動不受其影響。保溫棉包裹減少機殼熱量散失。
本設(shè)計果肉烘干機采用循環(huán)送風裝置,消除外排空氣能量散失。增加果肉表面空氣流動速度,加速蒸發(fā)速度。循環(huán)送風裝置設(shè)計如圖4 所示。
圖4 循環(huán)送風裝置三維設(shè)計圖
采用散風片使風扇所形成熱空氣流沿滾筒壁流動,增加熱空氣流與熱空氣接觸面積。同時風扇及散風片安裝于滾筒尾部,由于滾筒內(nèi)部的斜擋板使果肉向尾部翻滾,可增大風扇排風量,將果肉吹到中心位置,加速果肉水分蒸發(fā)速度。
本設(shè)計果肉烘干機采用滾筒齒輪作為動力,通過圓錐齒輪副將轉(zhuǎn)動方向改變?yōu)檠貪L筒軸線方向,通過曲柄連桿機構(gòu)使除濕壓蓋滾筒軸線方向運動,周期壓縮除濕海綿,使海綿中水分排出,恢復除濕能力。壓縮除濕機構(gòu)設(shè)計如圖5 所示。
圖5 壓縮除濕機構(gòu)三維設(shè)計圖
該機構(gòu)減少了動力源使用量,同時又可以達到壓縮除濕海綿中水分的效果。
1)本設(shè)計果肉烘干機電機通過帶傳動和齒輪傳動驅(qū)動臥式滾筒轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)果肉翻動,與熱空氣流充分接觸,同時使受熱均勻。
2)本設(shè)計果肉烘干機采用太陽能、電能兩種模式為設(shè)備供能。杏子成熟季節(jié),太陽光照時間長,光強度高,在光照充足情況下,可降電能源消。光照條件不好采用電能供熱,對太陽能供熱形成補充。
3)本設(shè)計果肉烘干機采用循環(huán)送風裝置,消除外排空氣能量散失。增加果肉表面空氣流動速度,加速蒸發(fā)速度。
4)本設(shè)計果肉烘干機采用滾筒齒輪作為動力,通過圓錐齒輪副將轉(zhuǎn)動方向改變?yōu)檠貪L筒軸線方向,通過曲柄連桿機構(gòu)使除濕壓蓋滾筒軸線方向運動,周期壓縮除濕海綿,使海綿中水分排出,恢復除濕能力。
綜上,通過設(shè)計臥式太陽能循環(huán)送風果肉烘干機,可以達到提高設(shè)備烘干速度,減少能量損失,減少能源需求效果。對豐富烘干機種類,提升烘干機品質(zhì)具有一定指導意義。