油茶籽网带式干燥机温度场数值模拟与结构优化研究

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干燥作为油茶籽加工利用过程中一个重要的环节,对油茶籽的贮藏,出油率,以及榨油的品质有很大的影响,故干燥后得到含水率均匀以及高品质油茶籽是烘干环节中急需解决的重大问题。目前,大部分油茶籽干燥采用的设备是设计者凭经验进行设计,或者采用其他农产品的通用干燥设备,缺少理论依据,干燥效果并不理想。为了提高油茶籽在加工利用过程中的干燥均匀性和干燥品质,通过参考其他干燥设备,结合油茶籽的干燥工艺曲线,本文研发了一种可变温分层的新型油茶籽网带式干燥机。本文主要内容及结论如下:1)以油茶籽为主要研究对象,进行了干燥特性分析和基本物理参数的测定,采用质量体积法测得油茶籽的实际密度为1003kg/m3,堆积密度为549.6kg/m3,采用间接法测得油茶籽物料层的孔隙率为0.452,用油茶籽体积和球体积相等的方法,测得平均直径为12.1mm,为干燥机的数值模拟,设计和工作参数的选择奠定了某础。2)以多孔介质模型代替油茶籽物料层,建立干燥机的温度场仿真模型,采用计算流体动力学(CFD)技术对不同入口结构下的腔内温度场进行了数值模拟和预测,选择出适合油茶籽干燥工艺曲线的腔内结构和送风口结构方案,为干燥机的设计提供理论指导依据。结果表明:静压箱组合式送风口设计方案可以满足分层变温的干燥需求。3)从设计基础参数和设计要求出发,结合温度场仿真研究结果和油茶籽干燥工艺的要求,首先确定油茶籽干燥机在设计上采川多层网带式的总体结构方案,对油茶籽干燥过程进行了质量衡算和热量衡算;然后对干燥机的主要部件,如输送网带,原动机和蜗杆蜗轮减速机,箱体机架,送风口,风机,保温材料厚度进行了相关设计和选型计算,并基于SolidWorks三维软件创建油茶籽干燥机的三维实体模型,完成网带式干燥机整机结构设计,为后期的试验奠定了基础。4)完成样机的制造和调试工作后,进行了传感器位置分布方案的设计,搭建了完整的数据采集系统;同时开展了样机验证试验,对试验测梁数据和仿真数据进行了分析研究。结果表明:试验测量结果与仿真值误差较小,差值范围普遍在2~3℃左右,部分位置点的测量数据偏差相对较大,出现差值为3~5℃。可以满足实际干燥要求,验证了数值模拟的准确性和样机设计的合理性。综上所述,本文研制的油茶籽网带式干燥机在功能上基本能满足干燥要求,多层式网带设计方案很大程度可以减少占地面积,同时在干燥过程中可以实现多次翻转,加速完成热量与质量传递的进程,对促进油茶籽加干产业的发展具有重要意义,可为后续相关农林产品干燥机的研发设计提供一定的数据参考和技术支撑。
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