三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率計(jì)算研究

黃 東，鄭起航，鐘長藝

(汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，汕頭 515041)

0 引 言

三通道滾筒干燥機(jī)是一種利用高溫干燥以及生物質(zhì)燃料熱風(fēng)爐為各種生物質(zhì)顆粒進(jìn)行干燥化處理的設(shè)備。三通道滾筒干燥機(jī)由內(nèi)筒-中筒-外筒組成，每層都裝有特殊的導(dǎo)料板，物料會在圓筒轉(zhuǎn)動以及熱風(fēng)引力作用下實(shí)現(xiàn)螺旋運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)物料的充分熱交換。在三通道滾筒干燥機(jī)的干燥處理工作中其結(jié)構(gòu)存在熱效率不高等問題，從而導(dǎo)致干燥機(jī)烘干效率緩慢，消耗大量的燃料，還影響烘干的質(zhì)量和效率，不利于社會經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的發(fā)展。因此如何提升干燥機(jī)的熱效率至關(guān)重要。而實(shí)現(xiàn)干燥機(jī)的熱效率的優(yōu)化提升，需要分析熱效率的影響因素，由此對癥下藥，展開科學(xué)的邏輯思維優(yōu)化完善熱效率參數(shù)的各個影響因子。

1 三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率分析

1.1 三通道滾筒干燥機(jī)的工作原理

三通道滾筒干燥機(jī)主要采用高溫快速干燥工藝，設(shè)備為三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)置特殊抄板，傳熱系數(shù)較大，干燥速度、強(qiáng)度較高。該干燥機(jī)設(shè)備的綜合熱效率較其他的滾筒干燥機(jī)提升10%以上，熱效率可以達(dá)到80%左右，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和社會優(yōu)勢。與此同時，三通道滾筒干燥機(jī)能夠處理各種粘性的高水分物料，還適用于各種飼料資源的干燥處理。因此具有減少環(huán)境污染實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)的重要效應(yīng)。采用三通道滾筒干燥機(jī)需要將物料放置進(jìn)內(nèi)層滾筒內(nèi)，將內(nèi)層的高溫?zé)峥諝鈱?shí)現(xiàn)順流烘干前進(jìn)，在內(nèi)層抄板的作用下物料呈現(xiàn)出螺旋式的熱交換，緩慢位移到中層滾筒內(nèi)，在中層滾筒干燥處理中，物料可以充分吸收內(nèi)層滾筒筒體散發(fā)的熱量，還可以吸收中層滾筒載熱體熱空氣所釋放的熱量，極大地延長物料在中層干燥處理的時間，使其在中層就可以達(dá)到最佳的干燥狀態(tài)；之后物料位移到外層，在熱風(fēng)作用下達(dá)到合格的干燥效果的物料可以實(shí)現(xiàn)氣固分離。由此完成物料的干燥處理。

1.2 三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率

三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率的影響指標(biāo)主要有干燥強(qiáng)度和熱利用率兩個指標(biāo)。干燥強(qiáng)度是用于衡量三通道滾筒干燥機(jī)的生產(chǎn)能力，指在單位時間內(nèi)設(shè)備進(jìn)行容積水分蒸發(fā)的能力。其受到干燥機(jī)設(shè)備的熱風(fēng)溫度的提高、物料的水分以及滾筒干燥機(jī)的系統(tǒng)密封性的影響。熱利用率是指設(shè)備在實(shí)現(xiàn)物料水分蒸發(fā)所需要的熱量與設(shè)備所提供的熱源的熱量只比?；谌ǖ罎L筒干燥機(jī)的工作原理可知，設(shè)備的熱源供給包括水分蒸發(fā)所需要的熱量、物料升溫所需要的熱量以及干燥設(shè)備運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱損失組成。綜合統(tǒng)計(jì)三通道干燥機(jī)的熱效率參數(shù)可知，其可以達(dá)到80%的熱效率。

2 三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率計(jì)算分析

2.1 三通道滾筒干燥機(jī)的干燥強(qiáng)度指標(biāo)的計(jì)算

三通道滾筒干燥機(jī)的干燥強(qiáng)度的公式表現(xiàn)為：水分蒸發(fā)量/(干燥時間*干燥機(jī)容積)。

水分蒸發(fā)量W=L(H1-H2)=G2(X1-X2),其中，L為干空氣用量(kg/h)；H1，H2為進(jìn)入、排除三通道滾動干燥機(jī)空氣濕度(kg)；G1，G2為進(jìn)入到滾筒干燥機(jī)中的物料的質(zhì)量(kg)；X1，X2為進(jìn)入、排出滾筒干燥機(jī)物料的含水量(kg)。

2.2 三通道滾筒干燥機(jī)的熱利用率指標(biāo)的計(jì)算

三通道滾筒干燥機(jī)的熱利用率用η表示。

η=水分蒸發(fā)所需要的熱量(QW)/設(shè)備提供的熱量(Q)*100%。

其中計(jì)算中所需要的設(shè)備提供的熱量可以利用設(shè)備的耗電量來表示，以設(shè)備的總開關(guān)處的電表度數(shù)為主。而水分政府所需要的熱量則需要進(jìn)行二次計(jì)算得到，需要將物料從入口、加熱、干燥再到排出整個過程所吸收的熱量為主。

QW=W(2 490+1.88T2)-4.187T1*W

其中，T1，T2等于物料進(jìn)入排出滾筒干燥機(jī)時候的溫度值(℃)。

3 三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率計(jì)算結(jié)果的有效應(yīng)用

3.1 三通道滾筒干燥機(jī)的干燥強(qiáng)度優(yōu)化提升措施

基于三通道滾筒干燥機(jī)的干燥強(qiáng)度計(jì)算公式可知，其影響指標(biāo)主要有空氣濕度、進(jìn)入到干燥機(jī)中的物料質(zhì)量等。對此可以通過加強(qiáng)干燥機(jī)的質(zhì)量以及干燥機(jī)的密封性。如，三通道滾筒干燥機(jī)正是利用三層滾筒的方式，提高物料在滾筒內(nèi)的行程距離，延長物料同熱風(fēng)接觸的時間，增加物料同熱風(fēng)的接觸面積，從而強(qiáng)化了熱傳遞的過程。有效地提高干燥效果。另外還可以通過并流干燥的設(shè)計(jì)優(yōu)化。在滾筒的筒體上設(shè)置通孔，將通孔和接管連接，筒體外有密封裝置所組成的載熱氣體出入口同接管對接，使得熱空氣能夠進(jìn)入到滾筒內(nèi)層，呈現(xiàn)出兩端進(jìn)入、中間排出的流通方式，實(shí)現(xiàn)滾筒干燥機(jī)內(nèi)部的干燥流向呈現(xiàn)出分段變化，讓物料能夠螺旋位移運(yùn)作。

3.2 三通道滾筒干燥機(jī)的熱利用率的優(yōu)化提升措施

當(dāng)前實(shí)現(xiàn)三通道滾筒干燥機(jī)的熱利用率，其要能夠充分利用熱面空間，通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)形式、分布形式以及抄板形式等措施入手。如，實(shí)現(xiàn)對抄板形式的優(yōu)化升級，可以在抄板上設(shè)置凹槽等方式，提高抄板的熱面表面積，讓物料能夠更加充分地同抄板接觸，從而提高抄板的熱量利用效率。還可以通過廢棄循環(huán)應(yīng)用的方式，將滾筒干燥機(jī)的出氣口氣體進(jìn)行循環(huán)利用，將廢棄同新鮮空氣按照一定的比例再次吹入到干燥機(jī)中，當(dāng)前廢棄空氣同新鮮空氣之間有一個最適合的比例能夠使得能量傳遞最小，但是所發(fā)揮的干燥物料的作用最大化，達(dá)到能夠減少能耗的效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，三通道滾筒干燥機(jī)在各種物料干燥中都發(fā)揮著積極的作用，通過高溫氣流快速干燥的方式，為各種物料資源的合理科學(xué)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。基于當(dāng)前的三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率的計(jì)算公式和計(jì)算原理可知，當(dāng)前三通道滾筒干燥機(jī)的熱效率收到多個效率指標(biāo)的影響，在三通道滾筒干燥機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，可采取有效的措施，分別展開干燥強(qiáng)度和熱利用率的提升。如，采用并流干燥的方式，在滾筒干燥機(jī)的筒體上開設(shè)通孔，實(shí)現(xiàn)通孔筒接管的鏈接，提升滾筒干燥機(jī)的密封性的同時確保熱空氣能夠進(jìn)入到滾筒內(nèi)層，實(shí)現(xiàn)干燥流向分段變化。實(shí)現(xiàn)對熱效率的提升的可以充分利用熱面空間參數(shù)優(yōu)化的方式。如，通過改進(jìn)滾筒三層抄板的結(jié)構(gòu)形勢，增加抄板同物料的接觸面積，大大提高熱量的利用程度。