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我国是产茶大国,随着人们对以茶叶为原料的健康饮品的需要量逐年增大,对现有的茶叶加工工艺和设备进行优化具有重要的意义。而杀青作为绿茶初制的重要工序,是绿茶品质形成的关键,因此杀青设备的性能是茶叶加工过程中后续工艺的保证。针对目前热风滚筒杀青机热能利用率不高、杀青质量和产量受到限制的问题,在对热风滚筒杀青机内茶叶颗粒的运动和传热传质过程进行研究的基础上,利用离散元软件EDEM和流体动力学软件FLUENT建立了热风滚筒杀青机杀青过程的三维仿真模型,对离散场、流场和温度场进行耦合分析,并结合工程实践对热风滚筒杀青机进行优化设计。本文的主要工作和成果如下:(1)对热风滚筒杀青机内茶叶颗粒的运动和传热传质过程展开研究,分析了滚筒转速、滚筒倾斜角、导叶板结构和热风风速等因素对杀青效果的影响,结果表明导叶板结构对导叶板持叶量有较大影响,滚筒转速、滚筒倾斜角、热风风速对杀青时间有较大影响。(2)对热风滚筒杀青机杀青过程中滚筒转速、导叶板数量、导叶板高度、导叶板宽度以及热风进风口结构等对杀青质量的影响展开研究,利用EDEM与FLUENT联合对离散场、流场和温度场进行耦合分析,在所构建的三维模型上对杀青过程进行了数值模拟。(3)采用正交试验的方法对热风滚筒杀青机杀青过程进行分析,分析结果表明,滚筒转速和导叶板数量对茶叶颗粒温升速率有较大影响,热风进风口结构对滚筒内温度场有较大影响。(4)在结合工程实践的基础上对目标机型进行了增加导叶板数量和高度并将进风口由内凹改为外凸的优化,最后进行了实验验证。本文基于上述研究,对目标机型6CSF-100型热风滚筒杀青机进行了结构和运动参数的优化,对比实验表明,优化后的机型在提高杀青质量的情况下生产效率和能源利用率都有所提高,采用的多相流耦合分析方法也可用于多种茶叶加工装备的开发与优化。