回转破碎气流干燥设备试验研究

介绍了回转破碎气流干燥设备的结构特点及其性能试验。该设备将滚筒破碎干燥机与气流干燥机串联组合，其组合衔接处采用封头板带过流孔的独特结构形式，把整个干燥过程分为三个阶段，集滚筒破碎干燥机、闪急干燥机和气流干燥机的优点于一体，提高了烘干效率和产品质量。     

物料颗粒在滚筒式干燥机内停留时间的确定

通过对物料颗粒在滚筒内的运动分析,不仅确立了物料在干燥机内停留时间的计算公式,而且提出了滚筒式干燥机设计的两个重要条件,为滚筒干燥机的结构设计奠定了理论基础。     

新型高效节能动物粪便烘干机的研究

针对我国目前集约化养殖场出现的环境污染严重,动物粪便利用不当,现有动物粪便烘干机内物料与机壁粘结严重等问题,对一种新型三层复合滚筒气流烘干机进行了研究。通过计算和分析确定了烘干机的内部结构和工艺参数。结果表明该机较普通单层滚筒干燥机节能15％～20％,占地减少1/3,并且在相同入口干燥介质温度下,可大大提高入口处内层筒的壁温,从而达到防粘的目的。     

新型高效节能动物粪便烘干机的研究

针对我国目前集约化养殖场出现的环境污染严重,动物粪便利用不当,现有动物粪便烘干机内物料与机壁粘结严重等问题,对一种新型三层复合滚筒气流烘干机进行了研究。通过计算和分析确定了烘干机的内部结构和工艺参数。结果表明该机较普通单层滚筒干燥机节能15％～20％,占地减少1/3,并且在相同入口干燥介质温度下,可大大提高入口处内层筒的壁温,从而达到防粘的目的。     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机优化设计及试验验证

针对现有倾斜料盘式气体射流冲击干燥机流场均匀性差、干燥效率低、干燥产品品质不均一等问题,该研究基于现有气流分配室设计了一种特型均流板并对原有导流板尺寸结构进行优化,利用数值模拟软件Fluent对干燥机中气流场进行模拟,并利用响应面法对料盘倾角、喷嘴间距、料盘至喷嘴间距、喷嘴排列方式等结构参数进行优化。结果表明,喷嘴排列方式由矩形排列改变为交叉排列,喷嘴至料盘高度与喷嘴直径比为6.78、喷嘴间距与喷嘴直径比为1.25、料盘倾斜角度为24°时,气流分配室出口气流速度均匀性得到改善,其速度不均系数和速度偏差比降至1%以下。以新鲜胡萝卜片为例进行干燥机结构优化后性能验证试验。结果表明,优化后的干燥时间缩短28.6%,胡萝卜片干燥成品色泽更好,由于较好地保留了微观结构,收缩率由64.2%降低至50.56%,复水比由3.84提高至4.51。该研究解决了现有倾斜料盘式气体射流冲击干燥机干燥不均匀、产品品质低等问题,可为后续实现高效率、低能耗和高品质的干燥加工提供参考。     

多温区网带式干燥机热流场分析与结构优化

为实现连续式干燥机温度分区要求，该研究设计了一种基于分层孔板送风的四层网带式干燥机。首先，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法优化了气流分配室出风孔结构参数；并以油茶籽为干燥对象，基于油茶籽干燥动力学特性，建立了干燥机CFD模型，以温度不均匀系数作为单层温度均匀性、温度分层偏离度作为分层温度显著性的评价指标，研究了送风温度呈自上而下逐层递减和递增两种工况下其内部温度场分布规律。研究结果表明，在送风温度递减和递增两种工况下，自上而下各层温度不均匀系数分别为3.08%、2.00%、1.89%、1.60%和2.37%、2.04%、2.42%、3.31%，递减工况下温度分层偏离度为4.94%，递增工况下温度分层偏离度为3.57%。可有效实现温度分区的功能。为了进一步优化干燥机温度均匀性和温度分层有效性，为每一层气流分配室设置阻流板。结构优化后，对于温度递减和递增工况，各层温度不均匀系数的降幅分别达到了13.0%～66.3%和23.8%～51.9%，温度分层偏离度降幅分别达到了10.9%和10.1%，分层温度均匀性和温度分区效果得到显著改善。研究结果可为网带式干燥机进行分区可控变温干燥提供参考依据。     

气力滚筒式水稻直播精量排种器排种性能分析与田间试验

为了提高气力滚筒式水稻直播精量排种器的排种性能,该文运用单因素和中心组合试验设计理论,借助JPS-12型排种器性能检测试验台,研究了排种滚筒转速、负压气室真空度、清种气流速度及正压气室清堵正压4个主要运行参数对其排种性能的影响规律。单因素试验结果表明:排种滚筒转速、负压气室真空度、清种气流速度对排种器合格率、漏播率等指标的影响显著;正压气室清堵正压对排种器合格率、漏播率等指标的影响不显著;3个影响显著因素的三因素五水平回归正交旋转组合设计试验结果表明:各试验因素及因素交互作用对主要评价指标的影响主次顺序不同,影响排种器合格率的主次因素依次为:排种滚筒转速负压气室真空度清种气流速度;影响漏播率的主次因素依次为:负压气室真空度排种滚筒转速清种气流速度;对所建回归方程进行综合优化,得出排种器最佳工作参数组合为:排种滚筒转速10.00 r/min,负压气室真空度4.6 k Pa,清种气流速度21.88 m/s。此时,排种器的合格率为87.73%、漏播率为2.93%、空穴率为0.53%、重播率为9.34%、破损率为0.91%、穴距平均值为200.07 mm、穴距变异系数为4.75%、各行排量一致性变异系数为3.07%、总排量稳定性变异系数为2.08%。田间播种试验结果为合格率79.42%、漏播率15.11%、空穴率3.88、重播率5.47%、穴距平均值175.61 mm、穴距变异系数为20.03%。研究结果为气力滚筒式水稻直播精量排种器结构参数优化及排种性能提升提供参考。     

油菜精量气压式集排器排种性能试验

为提高油菜精量气压式集排器的排种性能,该文通过对充种和清种2个基础过程解析,明确了影响排种性能的主要因素,确定了相关试验因素的范围,并以华油杂62种子为对象,采用L27(313)正交试验设计研究了清种气嘴口截面形状、充填高度、清种气流流速和排种滚筒转速对集排器排种性能的影响。结果表明,清种气嘴口截面形状、充填高度、清种气流流速和排种滚筒转速对排种均匀性影响显著,清种气嘴口截面形状、充填高度和排种滚筒转速对各行排量一致性有显著影响,并确定了其较优参数组合。优化组合试验得出选择矩形截面形状的清种气嘴,充填高度27 mm,清种气流流速10 m/s,排种滚筒转速20 r/min的最佳参数条件下,排种均匀性变异系数为8.07%,各行排量一致性变异系数为1.95%,种子破损率低于0.1%。该研究为油菜精量气压式集排器结构优化与排种性能的提升提供了参考。     

混流谷物干燥机沿通气盒纵向粮层气流分布均匀性的研究

在混流干燥机中,因穿过粮层的气流沿通气盒纵向分布不均匀常导致干燥不均匀。为了改善气流分布的均匀性,出现了多种变截面通气盒,但对其作用一直存有争议。该文通过实验研究了混流干燥机内粮层气流沿通气盒纵向分布的特点及影响因素,证实变截面通气盒对改善粮层气流分布均匀性的作用不明显。提出了变开孔率通气盒的型式和设计计算方法,它以增加3～4mm水柱气流阻力为代价,可使粮层气流分布达到均匀一致。     

Numerical simulation and optimum design on airflow distribution chamber of air-impingement jet dryer

为了改善气体射流冲击干燥机气流分配室流场结构,提高喷管速度分布均匀性,以气体运动微分方程和RNG k-ε湍流模型为基础,利用计算流体动力学软件Fluent对气流分配室内气流流场进行了三维数值模拟,得到了热气流在气流分配室内的流动特征,并对原模型结构进行改进,提出了3类优化方法,同时将最优模型的预测值与试验数据进行了比较。计算结果表明,气流分配室原始结构的速度矢量在气流腔室内部形成2个左右对称的反向涡流区,对应喷管出口速度分布沿高度方向呈先减小后增加的趋势,设计工况下速度偏差比和速度不均匀系数分别达到24.6%和18.1%;减小分配室下端宽度这一常见思路并不能改善气流分配室的速度分布均匀性,而扰流模型则被证明是可行的; 平板扰流模型的效果优于半圆柱扰流模型,其最佳结构参数为平板间距为160 mm且第一块平板较喷管轴线高14 mm,速度偏差比降为7.7%,而速度不均匀系数仅为4.7%,数值模拟结果与试验数据最大偏差不超过8%。该文的研究思路对类似于干燥机气流分配室结构的均匀性设计提供了参考。     

滚筒式作物种子干燥机自动控制装置的研制

作物种子干燥对种子的安全、保纯、适应性、温度控制精度的要求较高，为此设计了滚筒式作物种子干燥机及以单片机为核心的控制装置。分析了自行研制的滚筒式作物种子干燥机的结构及工作原理，讨论了其自动控制装置在种子干燥过程中的作用及工作原理，介绍了所设计的单片机自动控制装置的硬件电路和控制程序。使用结果表明：该控制装置设计合理，干燥的均匀性好，速度快、能保证种子的纯度，能满足不同作物种子在干燥过程中的安全性及控制精度的要求。     

换向通风横流式干燥机的研究及计算机辅助设计

横流式谷物干燥机有许多优点,是世界上设计较早、使用时间较长的干燥机型之一,但同时也存在着较大的不足。为了克服其不足,该文介绍了新研究发明的换向通风横流式干燥工艺及其机型的结构原理,并运用ＣＧＤＳＰ谷物干燥综合模拟程序进行了优化设计。     

滑切防缠式香蕉秸秆还田机设计与试验

针对香蕉秸秆富含纤维且含水率高等物理特性,现有的秸秆与根茬粉碎还田机田间作业时存在着切割阻力大,秸秆纤维易缠绕等问题。采用理论建模方法确定了秸秆滑切刀片的刀刃曲线方程;设计阐述了还田机的关键结构参数,该文研制出一种滑切防缠式香蕉秸秆还田机,并阐述了还田机械的总体机构与工作原理,同时对其秸秆粉碎率以及功耗进行田间试验。结果表明:各因素对香蕉秸秆粉碎率和功耗影响的显著性顺序从大至小依次均为秸秆粉碎刀辊转速、灭茬刀辊转速、机器前进速度。当机器前进速度为1.39 m/s、秸秆粉碎刀辊转速为1 600 r/min、灭茬刀辊转速为500 r/min时,香蕉秸秆粉碎率为95.2%,功耗为4.96 k W。在最优工作参数情况下,实际香蕉秸秆粉碎率为94.9%,实际功耗为5.1 k W,与软件分析值(95.2%、4.96 k W)间的误差分别为0.31个百分点、0.27%,验证了分析的可信性。通过与甩刀式立式香蕉秸秆粉碎还田机进行性能对比试验,得出所研制的滑切防缠式香蕉秸秆还田机秸秆粉碎率提高1.94个百分点,功耗降低11.3%。该机器的设计为中国南方热带地区香蕉秸秆还田技术的推广与应用提供了基础。     

循环式粮食干燥机的智能控制系统

为了有效地控制干燥机的温度、水分等因素，提高干燥效率，针对国内干燥机控制系统存在的不足，设计出基于单片机和复杂可编程逻辑器件CPLD技术的一体化控制系统，采用了温度、水分、仓位等多个传感器来检测有关信息，进行干燥机的智能控制。该系统可完成温度传感器的设定，水分传感器的校准和修正，干燥机15项运行参数的设置，能进行水分、温度和故障的自动检测与报警，燃烧机的自动控制等。也可实时将测量的谷物水分值传送给计算机，便于多台干燥机的集中监控，及进行统计分析。该系统经实践检验，实现了干燥机正常可靠的各项操作和多种干燥作业，达到了高效干燥的智能化控制，且系统易于扩展，谷物品质好。     

不同加热条件下脱水设备与工艺的试验研究

针对传统的蔬菜热风加热干燥和远红外辐射加热干燥方式所存在的问题，采用组合加热和并流引风技术方案，将远红外辐射与热风两种加热方式优化组合，充分发挥各自优点，整合成为一种新的组合加热式干燥技术。不同加热条件下的对比试验结果表明，组合加热的干燥速度最快，平均单位能耗较低。综合分析认为，蔬菜干燥中应采用“先热风、后远红外”的组合加热形式。设备引风管和供风管的连接管直径自上而下依次减小，即供给各层干燥箱的热风量和从各层干燥箱的引风量自上而下也相应地减小，满足了各层干燥箱对风量的需求。     

中草药三七气吸滚筒式精密排种器的设计与试验

因中草药三七种植属于密集型精密种植模式,尚无满足种植要求的播种机,为解决三七机械化精密播种问题,研究设计了一种气吸滚筒式精密排种器。该文阐述了三七气吸滚筒式精密排种器的工作原理,确定了其主要结构参数,构建了充种和投种过程种力学模型。以云南文山三七种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验研究,并通过投种对比试验验证了零速投种的必要性。建立了负压、前进速度、吸种角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。影响排种合格率的因素主次顺序为负压、前进速度和吸种角度;确定最佳参数组合为吸种角度为20°,负压值660~720 Pa,前进速度在0.72~0.76 m/s,可获得合格率大于90.2%,漏播率小于4.9%,重播率小于5.3%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足三七精密播种的种植要求。试验结果表明此种气吸滚筒式精密排种器对于三七种子具有很好的播种适应性。该研究为应用于田间阴棚内播种的气吸滚筒式精密排种器的设计提供了参考。     

油菜小麦兼用排种盘的排种器充种性能

油菜、小麦籽粒物理机械特性差异大,该文针对前期研究中油菜小麦气力式精量排种器结构中,需对不同类型种子更换排种盘的缺陷,研制了一种兼用型内嵌入导种条式排种盘及其型孔结构,以实现油菜小麦气力式精量排种器兼用。开展了其充种阶段内嵌入导种条上强制带动层种子的运动轨迹及充种区种子充填角的解析,构建了充种区强制带动层种子的力学模型;并结合高速摄像技术,分析阐明了充种区种子层的流动特性,试验研究了充种区油菜、小麦充填角与充种性能、内嵌入导种条对种子机械损伤。研究结果表明:转速范围为10~45 r/min时,排种器充种区种子充填角与转速线性相关,内嵌入导种条时的油菜、小麦充种角随转速的变化率值分别为1.6635、1.9929,相对无导种条式排种器,充填角平均增量分别为10.1°、13.45°,充填弧长平均增量分别为12.29、16.48 mm,充种性能明显提高;发芽率试验表明,排种盘内嵌入导种条对种子无机械损伤。排种器性能试验结果表明:吸种负压为-2 900 Pa、排种盘内嵌入导种条可使小麦排种的平均合格指数相对提高30.76%,漏播指数相对降低38.61%;吸种负压为-900 Pa、投种正压为500 Pa时,排种盘内嵌入导种条可使油菜排种的平均合格指数相对提高3.72%,漏播指数相对降低8.58%;在转速为20~30 r/min时,排种性能均能满足油菜小麦兼用精量播种的要求。该研究可为兼用型精量排种器结构改进及性能优化提供研究依据。     

大型5HFS-10负压自控粮食干燥机的设计与试验

为了降低一次能源的消耗和提高玉米等粮食干燥产能,结合寒区高水分玉米干燥特性,以负压干燥原理为基础,设计了一种负压自控粮食干燥机.该机采用负压多级顺流缓苏结合的干燥方式,将并联式扩张口型风机和变径角状管相结合,协调冷风配额调控机构,应用多传感器实时采集在线工作参数,配合自适应调控系统,实现大宗粮食的智能保质干燥生产.该文详细进行了干燥参数和技术经济指标的计算,可为负压干燥机的设计和综合评价提供.生产试验表明,该机工作性能优良,节能显著,烘干品质好,单位质量成本低,自动化程度高.有效控制干燥机出粮水分偏差小于等于±0.5％w.b,与传统正压送风式干燥机相比,节省能耗20％以上,降低生产成本12％以上.该干燥机各项作业性能指标完全符合农场集约化和规模化干燥作业要求,可为开发节能粮食智能化干燥机型提供参考.