谷物烘干機混風裝置的優(yōu)化

尹協(xié)鎮(zhèn),陳 磊

(常州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)研究有限公司，江蘇 常州 213100)

谷物烘干機混風裝置的優(yōu)化

尹協(xié)鎮(zhèn),陳 磊

(常州常發(fā)農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)研究有限公司，江蘇 常州 213100)

針對燃油型谷物烘干機的混風裝置在冬季使用時，在保證一定風量的條件下溫度上不去，從而大大影響烘干效率這一問題，對其中的關(guān)鍵部件——混風格柵進行了優(yōu)化設(shè)計，通過改進優(yōu)化主混風口的尺寸及調(diào)節(jié)范圍，提升了熱風溫升的范圍?，F(xiàn)場對比試驗結(jié)果表明，谷物烘干機混風優(yōu)化裝置的熱風最高溫升可由原來的30℃提升至50℃，且熱風溫度的上限可通過調(diào)節(jié)板的開度大小進行調(diào)整，這對于提高谷物烘干機的穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益具有較大的意義。

混風裝置；熱風溫度；熱風風量；優(yōu)化

現(xiàn)在市面上谷物烘干機的熱源形式主要有以下幾種：①燃煤(或生物質(zhì))熱風爐；②蒸汽(導(dǎo)熱油)換熱；③燃油(燃氣)燃燒機；④電加熱器。前面兩種形式一般為間接換熱，換熱效率低，能耗高；后面兩種形式一般為直接換熱，換熱效率高，能耗低[1]。本研究主要針對燃油型谷物烘干機的混風裝置，尤其是冬季使用時在保證一定風量的條件下溫度上不去，而大大影響了烘干效率這一問題，就提升其熱風溫升范圍進行以下研究分析。

1 混風裝置的工作原理

現(xiàn)有混風裝置結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1(a)是常發(fā)燃油型谷物烘干機專用混風裝置，其原理是：燃油燃燒器啟動點火后，噴出的火舌被限制在燃燒筒中。在烘干機離心風機的負壓作用下，主混風口，副混風口以及散熱風口都會有一定量的冷風進入烘干機的進風罩內(nèi)。副混風口進入的冷風由于和燃燒筒完全換熱，所以溫升會比較高，是溫度的主要貢獻者；而主混風口遠離燃燒筒，所以冷風的溫升較低，主要起到降低副混風口溫度的作用，是風量的主要貢獻者，兩者混合后最終達到目標風溫。

圖1 現(xiàn)有混風裝置結(jié)構(gòu)

從散熱風口進入的冷風主要起到給進風罩散熱降溫的作用，防止進風罩溫度過高，而影響操作者安全及油漆質(zhì)量等,如圖1(b)所示。本研究主要是通過改進優(yōu)化主混風口的尺寸及調(diào)節(jié)范圍，來提升熱風溫升的范圍。

2 混風裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗與分析

現(xiàn)就燃油型谷物烘干機專用混風裝置中的重要部件——混風格柵，進行優(yōu)化改進。將原有的全固定式改為部分可調(diào)式，并且調(diào)節(jié)固定和可調(diào)混風格柵之間的比例，試驗后得到優(yōu)化結(jié)果。

燃油型谷物烘干機專用混風裝置的三維模型見圖2。

圖2 混風裝置模型及尺寸

由圖2可見，它主要由主混風口S1、副混風口S2、散熱風口S3及進風罩四部分組成，具體進風口面積為：

S1=0.23 m2，S2=0.16 m2，S3=0.065 m2。

通過改變主混風口進風面積S1的大小，對全開、全閉、4/5開、3/5開、1/2開、2/5開、1/5開這幾種不同狀態(tài)進行試驗，并觀察其對熱風溫度及風量的影響。

由以上試驗可知主混風口進風面積S1對熱風溫度的影響見表1。

主混風口進風面積S1對風速和風量的影響見表2。

表1 主混風口進風面積S1對熱風溫度的影響

表2 主混風口進風面積S1對風速和風量的影響

注：表中的所有參數(shù)測定均在環(huán)境溫度8℃條件下測得。

由表1、表2可以看出，當主混風口進風面積縮小為1/2(1/2S1、S2、S3)以及1/5(1/5S1、S2、S3)這兩種狀態(tài)時，風溫最高，分別可以達到56℃、61℃，溫升分別達到48℃、53℃；但是這兩種狀態(tài)對風量有一定的影響，風量分別下降了6.3%、11.4%。綜合考慮風溫和風量的影響后，最終確定較優(yōu)方案為：將主混風口進風面積縮小為1/2(1/2S1、S2、S3)。

3 混風裝置優(yōu)化前后結(jié)果對比

優(yōu)化前的模型及尺寸見圖3，優(yōu)化后的模型及尺寸見圖4。

圖3 優(yōu)化前的模型及尺寸

圖4 優(yōu)化后的模型及尺寸

現(xiàn)根據(jù)優(yōu)化試驗與分析結(jié)果，結(jié)合最大程度提升熱風溫度的溫升范圍的原則，將原有的全固定式混風裝置(如圖3)改為部分可調(diào)式混風裝置(如圖4)，其主要改變有三處：一是將上部混風格柵改為移動可調(diào)式；二是將上部可調(diào)和下部固定的混風格柵比例由原來的約1/3調(diào)整為1/2；三是將上部可調(diào)混風格柵的尺寸由原來的25、55 mm改為34、38 mm。

對優(yōu)化改進后的混風裝置與原有結(jié)構(gòu)進行對比試驗，結(jié)果如表3所示。

表3 優(yōu)化前后試驗結(jié)果對比

由表3可知，燃油型谷物烘干機在冬季使用時，由于室外溫度較低，烘干對溫升的需求高，可以通過減小主混風門的進風面積S1，來提升熱風溫度上限。當室外溫度為5～10℃時，烘干熱風的推薦溫度一般為50℃上下，溫升為40～45℃；而優(yōu)化后的最大溫升為50℃，足以滿足用戶冬季烘干的需求。而夏天烘干時，由于室外溫度比較高，一般在25～30℃，推薦的熱風溫度為60℃左右，此時溫升為30～35℃，可以適當增大主混風門的進風面積S1來保證。尤其在夏季烘干作業(yè)時，如果熱風溫度上限不可調(diào)的話，燃油燃燒機將在達到目標溫度后熄火，然后在低于目標溫度后再次點火，從而出現(xiàn)反復(fù)點火和熄火現(xiàn)象。這既影響燃油燃燒機的使用壽命，還增加了油耗，是一種不經(jīng)濟的烘干作業(yè)方式。

4 結(jié)論

通過對燃油型谷物烘干機混風裝置中混風格柵的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，將熱風最高溫升由原來的30℃提高至50℃，提高了66.7%，并且熱風溫度的上限可以通過調(diào)節(jié)板的開度大小來調(diào)整。這不僅可以解決烘干機用戶在冬天烘干作業(yè)時的一大難題，即在保證一定風量的前提下熱風溫度難以達到目標溫度，從而大大影響烘干效率，增加了烘干成本；而且對于夏天烘干作業(yè)時，能有效保證燃油燃燒機作業(yè)時的連續(xù)與穩(wěn)定性，減少了油耗，并且增加了燃油燃燒機的使用壽命。這對于提升谷物烘干機烘干作業(yè)時的穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益意義重大。

[1] 于才淵,王寶和,王喜忠.干燥裝置設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社,2005.

(責任編輯：俞蘭苓)

Optimization of air mixer for grain dryer

YIN Xie-zhen,CHEN Lei

(Changzhou Changfa Agricultural Equipment Engineering Technology Co., Ltd.,Changzhou 213100,China)

In winter, under the condition of a certain amount of air volume, the air mixing device of fuel type grain drier had the problem of lower temperature, which greatly affected the drying efficiency.We made a optimization design of the key components of mixed air grille.By improving the air inlet size and adjusting range,the hot air temperature range was increased. The experiment results showed that the hot air temperature of grain dryer air mixing optimization device increased from 30℃ to 50℃, and the ceiling temperature of hot air could be adjusted by the plate opening size, which had great significance on the stability and economic benefits of grain drying machine.

air mixing device; hot air temperature; hot air volume; optimization

2016-12-01；

2017-03-28

尹協(xié)鎮(zhèn)(1987-),男，碩士，工程師，研究方向為谷物烘干技術(shù)及設(shè)備、烘干成套工程規(guī)劃。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.05.006

S375

A

1003-6202(2017)05-0021-03