秧盘干燥机气流分配室流场均匀性仿真分析

干燥定型是水稻"秸秆"营养穴盘生产工艺中非常重要的一个环节,干燥质量的好坏将影响水稻"秸秆"营养穴盘的强度和翘曲等品质指标,进而影响播种、育秧、插秧和运输的要求。在微波热风耦合干燥机中,气流分配室是决定干燥机干燥质量的关键部件之一,其结构是否合理将严重影响水稻秧盘的干燥质量。为此,利用计算流体力学FLUENT软件对气流分配室结构对内部流场均匀性的影响进行仿真分析。结果表明:通过改变气流分配室腔体结构腔前板高度、上顶角角度及边壁倾斜角角度对气流分配室出风口均匀性皆产生了积极的影响。其取值范围为腔前板高度为28～36mm,上顶角角度为105°～115°,边壁倾斜角角度为85°～75°。该研究可为气流分配室出风口均匀性的进一步优化提供参考。     

微波-热风振动流化床干燥机设计与试验

针对微波干燥中场强分布不均、物料微波能吸收能力不同导致的微波加热不均匀现象,结合微波干燥的高效性、流态化干燥的均匀性以及热风干燥辅助去除水汽的功能,设计了一种实现干燥均匀性的微波-热风振动流化床干燥机,主要由振动流化床系统、热风系统、微波加热系统、测温系统和控制系统等组成。采用Ansoft HFSS软件对微波加热仓磁控管不同开口位置进行仿真分析,得到多馈口激励最佳方案。结果显示,物料高度距离箱底不变的情况下,4个微波馈入端口的位置相对于原始端口位置外移30 mm,物料表面场强分布更加均匀。以新鲜毛豆仁为例,对该机的性能和加热均匀性进行试验验证,结果表明:设计方案和控制系统方案可靠,微波-热风振动流化床干燥下毛豆仁的干燥时间为54 min,比单独微波流化床干燥的干燥时间缩短34. 1%,比微波-热风组合干燥的干燥时间缩短12. 9%且产品均匀性显著提高。     

基于温湿度控制的红外热风联合干燥机设计与试验

为提高热风干燥热效率和干燥均匀性，设计了一款基于温湿度控制的红外热风联合干燥机，分析了气流分配室作为干燥机的关键部件对腔室内部流场分布的影响规律。结构仿真中，以气流控制方程和标准k-ε湍流模型为理论模型，利用CFD软件对气流分配室内腔进行数值模拟分析，得到气流在气流分配室内腔的流动特征，对原物理模型的腔体厚度H进行结构优化，进行了试验验证。结果表明，加入均风板可以显著提高气流分配室内气流速度偏差比和速度不均匀系数；优化后腔体厚度H=100mm的气流分配室能够很好解决出风口气流分布不均的现象，出风口速度偏差比和速度不均匀系数分别由44.9%和30.2%降低至7.2%、7.0%。验证试验结果表明，平均速度相对误差为4.21%，速度不均匀系数相对误差为1.4%，速度偏差比的最大误差为1.48%，说明结构设计合理，均化气流的效果明显。以鲜面条为研究对象，对该机性能进行试验，得到此红外热风联合干燥时间（50min），比单一热风干燥的时间缩短了16.7%。     

网带式花椒干燥机流场模拟与结构优化

花椒干燥过程中网带式花椒干燥机内气流强度和均匀性影响花椒干燥后品质,通过实验进行花椒参数测定和模型可靠性验证,采用多孔介质模型对结构优化前后网带式花椒干燥机流场进行数值模拟研究,根据网带式花椒干燥机气流分布特性提出了增加导流板的优化方案,考察了不同角度导流板气流分布特性。结果表明:导流板角度变化对干燥机气流强度与均匀性有一定影响,最优导流板角度为2.5°,较原始结构在干燥机XY、XZ、YZ面平均速度平均增加6.8%、10.8%、5.2%,不均匀系数平均减小8.7%、8.5%、2.7%。     

微波红外振动床协同干燥机设计与试验

针对农产品加工中微波干燥不均和红外干燥穿透能力有限等技术问题,研制了微波红外振动床协同干燥（MIVBD）设备。在结构设计上,通过COMSOL仿真分析谐振腔场强分布的均匀性,并优化了微波源馈波口布置。设备通过多孔面板将红外源与微波谐振腔隔离,在保证红外热量高效辐射的同时,确保微波、红外二者互不干扰。振动系统采用聚苯硫醚等谐振腔内部材料和钢结构外部材料制成,通过振动电机和橡胶弹簧带动物料振动。以高含水率生姜片为典型物料,对MIVBD设备的干燥效率、均匀性和色泽等相关品质进行试验研究,当物料温度超过上限温度时微波和红外停止工作,结果发现,微波红外振动干燥比微波红外干燥时间缩短了14.29%,微波红外振动干燥时温度不均匀系数最小（2.28%）,并且微波红外振动干燥显著降低了干燥能耗,改善了相关品质。     

红外联合热风干燥装置设计与性能验证

为探究辐射与对流在联合干燥过程中的匹配机理,了解红外与热风之间的影响机制,需要搭建精准调控介质温湿度、风速和辐射温度的红外联合热风干燥试验平台。选择碳晶涂层式加热板、超声波加湿器、离心风机、四线式轴流风机等硬件进行设计、组装样机,并选取白萝卜片和猕猴桃片作为两种质地均匀和不均匀的代表物料验证该机均匀性效果。该装置由控制系统、加热腔室、料盘料架、气流分配室、加湿装置等组成。控制系统以触摸屏为主机,与各从机进行串口通讯,实现人机交互、逻辑运算、数据存储等功能。技术参数具体为热风风速调节范围0～3m/s,辐射温度及热风温度调节范围为常温至120℃,相对湿度调节范围为30%～60%,误差均在3%以内。气流分配室仿真结果表明采用稳压腔和高、低转速轴流风机结合的方式有效改善沿管道轴线方向风速高、周围低的问题。优化后均匀性验证试验结果表明速度偏差比最大可达5.9%,速度不均匀系数为4.6%。验证试验结果表明,红外联合热风干燥不同区域物料的干燥特性曲线和中心温度上升曲线基本接近,满足干燥装备均匀性良好的要求。     

苦瓜微波-热风振动床干燥湿热特性与表观形态研究

为探索热风对苦瓜片微波干燥特性、湿热特性与表观形态的影响,利用微波-热风振动流化床干燥机,研究了新鲜苦瓜片在不同微波-热风组合方式下的干燥动力学特性、热像变化、水分状态分布、色泽以及微观结构的变化。试验结果表明：热风对微波振动流化床干燥有显著影响,微波0.6W/g、微波0.6W/g+热风60℃+风速3m/s、微波0.6W/g+热风70℃+风速6m/s比单独热风70℃+风速3m/s的干燥时间分别缩短56.4%、70.5%和75.6%。在表观形态上,单独热风干燥的脱水苦瓜片与新鲜苦瓜片色泽最为接近,两组微波-热风组合干燥所得样品色泽优于单独微波干燥。在湿热特性上,微波-热风组合干燥后期物料温度均匀性显著优于单独微波干燥,4种干燥方式下NMR波谱下的水分信号逐渐降低,且主峰向左移,水分的活跃程度降低,MRI信号显示,热风能改善微波干燥过程中水分分布均匀性。扫描电镜观测表明,单独热风干燥对保持脱水苦瓜片细胞完整性效果最明显,微波-热风组合干燥的细胞完整性显著优于单独微波干燥。微波-热风组合振动流化床干燥工艺在保证被干物料品质前提下还极大提高了物料干燥效率,缩短了干燥时间。     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作用下物料随旋转托架绕主轴匀速转动,使物料受热均匀;真空系统在抽真空的过程中能及时将物料蒸发出的水分抽离;采用制冷循环系统,可保证真空泵精准维持干燥腔室内所需真空度;控制系统通过控制真空微调阀可使干燥室内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化。以番木瓜为试验原料进行了干燥机性能试验,结果表明,旋转托盘式微波真空干燥机性能较好,与传统微波干燥方式相比,满装载量提高了80%,干燥时间缩短了43. 8%,单位能耗降低了29. 8%,且脱水量均匀度达到97%,内外色泽一致,具有良好的干燥均匀性。所设计的干燥机可确保物料受热均匀,提高了干燥效率和物料干燥品质。     

北方粳高粱微波干燥特性试验与仿真分析*

为明确微波干燥条件对高粱含水率和籽粒温度等干燥特性的影响,以粳高粱“龙杂10”为原料,在隧道式微波干燥机上进行连续式干燥试验。并利用HFSS软件仿真分析试验用干燥机的磁控管排布方式和微波作用距离对高粱干燥均匀性的影响。结果表明:随着单位质量功率在2~6 W/g范围内逐渐增加,含水率下降幅度先加快后渐缓,籽粒温度有所下降;每循环干燥时间在1.02~5.0 min范围内逐渐增加,含水率下降幅度显著增强,籽粒温度增加显著;排湿风速在0.0~2.0 m/s范围增加,含水率下降幅度有减小趋势,籽粒温度略有下降。仿真分析表明干燥机磁控管采用“三二三排布方式”、微波作用距离为250 mm时电磁场分布的均匀性更好,从理论上表明本试验采用的隧道式微波干燥机对高粱干燥均匀性是有利的。研究结果将为高粱微波干燥产业化应用提供理论和数据支持。     

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。     

水稻钵苗育苗穴盘分离套盘机设计与试验

采用工厂化育苗技术进行水稻钵苗育苗时,一般由人工将普通吸塑软穴盘分离然后套入硬托盘后再用于播种,增加了生产成本且劳动强度大。为减少人工成本、降低劳动强度,提高工厂育苗作业自动化,设计了一种适用于工厂化播种流水线的自动分离套盘机。利用真空吸盘吸附倒扣堆叠的软穴盘外侧壁后提升分离,再用翻转机构将分离出的软穴盘翻转180°到达套盘工位,套盘装置中的夹爪机构夹持软穴盘套入硬托盘中完成套盘作业。采用有限元分析软件ANSYS对软穴盘变形量进行分析,采用三维建模软件SolidWorks进行整机三维结构设计,设计了使用8个直径6mm的风琴型真空吸盘吸附软穴盘作业的真空回路系统,并试制了样机,对不同工况下的软穴盘进行了分离套盘试验。样机试验结果表明,对14×29孔穴规格洁净软穴盘的分离套盘成功率为97%,穴盘表面粘附有水珠或泥土时分离套盘成功率均为98%,分离套盘效率为435盘/h,满足工厂化育苗播种流水线的工作要求,可为提高工厂化水稻钵苗育苗的自动化程度提供参考。     

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm²,同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm²和5.98 mm²,说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数...     

穴盘苗自动移栽机研发与应用

针对当前人工移栽成本高、效率低和劳动强度大等问题,设计开发了一种穴盘苗自动移栽机。该移栽机主要由移栽机构、坏苗识别系统和控制系统等部分组成,与工厂化穴盘种苗生产工艺相适应,实现了幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作,改善了操作人员的劳动条件,提高了作业效率。      

穴盘倒置式取苗装置的取苗特性试验研究

基于穴盘倒置式自动取苗装置,在对番茄穴盘苗的质量、苗高、茎秆直径、冠形尺寸和含水率等基本参数测试分析的基础上,进行了番茄穴盘苗不同含水率下脱离穴盘时的拉出力试验和分苗过程中沿倾斜滑轨滑落试验及挡苗杆位置配置和输送带的位置确定等试验。同时,探讨了番茄穴盘秧苗取苗机理,为自动取苗分苗装置机构的设计提供了理论依据。     

全自动移栽机穴盘回收机构设计与试验

我国是一个蔬菜种植大国,蔬菜规模化种植多采用工厂化育苗,达到成苗要求后的蔬菜钵苗需用移栽机进行大田栽植.为了提高移栽机的工作效率和蔬菜移栽的自动化程度、降低劳动力成本,针对移栽后空穴盘的自动回收设计出了一种全自动移栽机收盘装置.装置由输送装置、托举装置及回收框架等部分组成,穴盘下落后由输送带传送到回收框,托举装置将其叠...