巴旦木物料殼仁風(fēng)選裝置試驗(yàn)及參數(shù)優(yōu)化

王學(xué)農(nóng)，邊 博，吐魯洪·吐?tīng)柕?，張?/p>

（1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，烏魯木齊 830052；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，烏魯木齊 830091）

0 引 言

巴旦木一種起源于中亞山區(qū)薔薇科桃屬植物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，是中國(guó)新疆喀什地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一[1-4]。巴旦木采摘后進(jìn)行的第一道工序是脫青皮，然后進(jìn)行破殼和殼仁分離，因此在巴旦木的粗加工產(chǎn)業(yè)中，殼仁分離是重要的工序之一。目前市場(chǎng)上農(nóng)產(chǎn)品物料分離方法有比重法[5]、風(fēng)選法[6]、磁選法[7]等，而大多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品物料分離設(shè)備采用的方法是風(fēng)選法，即利用不同物料成分的空氣動(dòng)力學(xué)特性不同實(shí)現(xiàn)分離效果[8-9]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)杏核、蓮子、大白菜種子、大豆等農(nóng)產(chǎn)品物料的空氣動(dòng)力學(xué)特性及混合物料風(fēng)選裝置做了大量相關(guān)研究。國(guó)外學(xué)者Shellard等[10]通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試了小麥物料成分的懸浮速度，發(fā)現(xiàn)小麥物料的懸浮速度值和物料的長(zhǎng)度等物理參數(shù)有關(guān)。劉鵬等[11]通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化了大豆清選裝置作業(yè)參數(shù)，優(yōu)化工作參數(shù)下清選損失率和含雜率分別下降了0.05%、2.09%。藺建濤[5]利用杏核殼仁物料不同成分的空氣動(dòng)力學(xué)特性差異，分析了杏核殼仁在氣流與振動(dòng)作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并設(shè)計(jì)了杏核殼仁分選機(jī)。馬秋成等[12]通過(guò)蓮子物料空氣動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)，獲得了適合蓮子殼仁物料分離的懸浮速度范圍為7.865～11.230 m/s，而且設(shè)計(jì)研發(fā)了蓮子負(fù)壓殼仁分離裝置。冷峻等[13]利用有限元軟件對(duì)谷物聯(lián)合收獲機(jī)風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，獲得篩面風(fēng)速分布情況并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，清選效果良好。耿令新等[14]通過(guò)大白菜種子脫出物懸浮速度試驗(yàn)，得到白菜籽粒懸浮速度變化范圍為6.68～7.42 m/s，發(fā)現(xiàn)大白菜種子物料的懸浮速度隨著其粒徑和含水率的增加而提升，并通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)得到較優(yōu)參數(shù)組合。高連興等[15]通過(guò)試驗(yàn)獲得了完好豆粒、豆瓣、未脫凈豆莢等物料懸浮速度，并根據(jù)此結(jié)果設(shè)計(jì)了氣力式清選裝置，提高了大豆脫粒機(jī)的性能。Murilo等[16]通過(guò)破殼后大豆豆莢和豆粒懸浮速度試驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造了一種大豆風(fēng)力分離裝置并進(jìn)行性能試驗(yàn)。

為研究巴旦木空氣動(dòng)力學(xué)特性，獲得較高清選率，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)巴旦木不同物料成分的懸浮速度進(jìn)行研究，確定采用風(fēng)選法對(duì)其殼仁物料進(jìn)行分離，通過(guò)ANSYS軟件對(duì)風(fēng)選裝置核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行流場(chǎng)仿真分析，結(jié)合懸浮速度研究結(jié)果設(shè)計(jì)巴旦木殼仁風(fēng)選裝置，以清選率為指標(biāo)，風(fēng)選裝置喂入量、清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、篩體振動(dòng)頻率、波紋篩傾角和離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為因素進(jìn)行巴旦木殼仁風(fēng)選試驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算貢獻(xiàn)率以及運(yùn)用Design Expert 10.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析以得出了5個(gè)因素對(duì)清選指標(biāo)的影響規(guī)律，根據(jù)約束條件求解功能獲得巴旦木殼仁風(fēng)選裝置優(yōu)化工作參數(shù)組合，擬為后續(xù)巴旦木殼仁分離設(shè)備研發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 巴旦木殼仁物料懸浮速度計(jì)算

1.1.1 巴旦木物理參數(shù)測(cè)試

巴旦木品種選擇新疆喀什地區(qū)廣泛種植的莎車18號(hào)巴旦木，又名鷹嘴巴旦木，收獲后經(jīng)脫青皮、曬干、破殼處理產(chǎn)生的混合物料可分為大殼、中殼、小殼和仁4部分。如圖1所示，其中大殼即尺寸占整殼大小1/2以上的殼，中殼即尺寸占整殼大小大于1/3～1/2的殼，小殼即尺寸占整殼大小大于1/6～1/3的殼。

農(nóng)產(chǎn)品物料顆粒的空氣動(dòng)力學(xué)特性與其含水率[17]、密度有關(guān)[18]，進(jìn)行巴旦木物料密度和含水率的測(cè)試試驗(yàn)之前，從破殼后的物料中隨機(jī)抽取試驗(yàn)樣本，按不同物料成分分揀分組。

用排水法測(cè)試物料密度，相關(guān)測(cè)試儀器有電子天平（HZT-1000A，精度為0.01 g，衡之寶電子秤有限公司），量筒、滴管以及量杯等。

測(cè)定含水率時(shí)使用水分測(cè)定儀（PC-16A，上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司），為保證所得試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，試驗(yàn)之前需要用小刀片將仁切成薄片，將大殼、中殼砸碎，并檢查物料中是否含有雜質(zhì)顆粒，試驗(yàn)結(jié)果用干基含水率表示。密度與含水率測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 巴旦木物料密度與含水率Table 1 Material density and moisture content of almond

1.1.2 阻力系數(shù)分區(qū)判別

在流體力學(xué)中阻力系數(shù)分為：Stokes區(qū)、Allen區(qū)、Newton區(qū)，而這3個(gè)區(qū)的阻力系數(shù)的值各不相同。為了研究巴旦木物料在氣流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，首先需要通過(guò)粒徑法[19]判斷巴旦木物料阻力系數(shù)的分區(qū)，粒徑法計(jì)算因子T公式如下

式中μ為空氣動(dòng)力黏度，μ=18.1×10-6Pa·s；aρ為空氣密度，aρ=1.29 kg/m3；T為計(jì)算因子，mm；sρ為物料密度，kg/m3。

3個(gè)分區(qū)中對(duì)于物料顆粒的粒徑有不同的要求，Stokes區(qū)、Allen區(qū)、Newton區(qū)中適用的物料粒徑依次為：dp≤2.2T、2.2T

1.1.3 巴旦木物料懸浮速度理論計(jì)算

利用風(fēng)選法分離農(nóng)產(chǎn)品物料時(shí)，物料受到的最基本的力是重力和氣流推力，而氣流推力是物料粒子相對(duì)于空氣速度的復(fù)函數(shù)，不同顆粒以及形狀大小不一的同種顆粒受到的氣流推力是不同的，氣流推力表達(dá)式如下：

式中RF為氣流推力，N；A為顆粒迎流截面積，m2；C為阻力系數(shù)；v為氣流相對(duì)粒子的速度，m/s。

農(nóng)產(chǎn)品物料的空氣動(dòng)力學(xué)特性可通過(guò)其懸浮速度數(shù)值表示[20-22]，通過(guò)理論計(jì)算的懸浮速度值可以判斷不同物料成分在氣流中的運(yùn)動(dòng)情況，確定是否適合選用風(fēng)選法進(jìn)行殼仁分離，并且可以根據(jù)不同物料成分懸浮速度變化范圍確定合適的分離氣流速度。因此確定物料顆粒的懸浮速度對(duì)于物料殼仁風(fēng)選裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)尤為重要。先對(duì)巴旦木殼仁物料的懸浮速度進(jìn)行計(jì)算，Newton區(qū)中物料顆粒懸浮速度計(jì)算公式[19]如下：

式中vp為物料顆粒的懸浮速度，m/s；S為非球形顆粒的形狀修正系數(shù)。

由于巴旦木物料中殼和仁的形狀都是非球形，按不規(guī)則球形物體的形狀修正系數(shù)S=1.2[19]進(jìn)行計(jì)算。巴旦木的殼和仁呈不規(guī)則形狀，尤其殼的個(gè)體差異明顯，所以物料粒徑分為不同等級(jí)計(jì)算。

計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，有極少數(shù)大殼呈薄片形狀，這歸因于巴旦木的破殼方式和部分殼獨(dú)特的力學(xué)特性，不具備進(jìn)行懸浮速度計(jì)算的要求，因此排除這種形似薄片的大殼物料作為研究對(duì)象。計(jì)算結(jié)果表明，各物料懸浮速度從大到小依次是仁、大殼、中殼、小殼，不同物料之間懸浮速度差異明顯，同種殼物料不同等級(jí)粒徑的懸浮速度接近，適合選用風(fēng)選法進(jìn)行殼仁分離。

1.2 巴旦木物料懸浮速度試驗(yàn)

試驗(yàn)前，用電子秤對(duì)莎車18號(hào)巴旦木的大殼、中殼、小殼和仁進(jìn)行稱量，獲得足量的試驗(yàn)樣本物料。將大殼、中殼、小殼和仁4部分的物料進(jìn)行浸泡、晾置、烘干，調(diào)節(jié)殼含水率為10.5%，仁含水率為12.5%進(jìn)行試驗(yàn)。

物料的懸浮速度是指在垂直氣流場(chǎng)中，物料粒子受到氣流的作用力大于自身重力而保持懸浮狀態(tài)時(shí)氣流的速度[23]。試驗(yàn)時(shí)把單粒物料放入懸浮速度測(cè)試臺(tái)觀察管下方喂料口中的阻尼網(wǎng)上，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器使得風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快進(jìn)而使風(fēng)速變快，在氣流作用下物料上升并最終懸浮[24]在觀察管的某一區(qū)間范圍內(nèi)，呈動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，測(cè)量并記錄此時(shí)氣流的速度即為物料粒子的懸浮速度，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

懸浮速度計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，莎車18號(hào)巴旦木殼仁物料中大殼、中殼、小殼、仁的懸浮速度變化范圍分別為9.92～11.03、8.86～9.66、8.27～8.85、13.10～13.96 m/s。殼和仁的懸浮速度變化范圍有較大的區(qū)別，因此選用風(fēng)選法分離巴旦木殼仁會(huì)達(dá)到比較好的效果，氣流速度變化范圍可控制在8.27～11.03 m/s可以使分離效果達(dá)到較佳。另外，巴旦木殼仁物料懸浮速度試驗(yàn)值小于懸浮速度理論計(jì)算值，歸因于巴旦木殼仁物料的外形尺寸特征，物料的外形尺寸各異，選擇球形物體的形狀修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算存在誤差。

表2 巴旦木殼仁物料懸浮速度理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Theoretical calculation and experimental results of suspension velocity of almond shell and kernel material

可以把通過(guò)試驗(yàn)獲得的懸浮速度值代回式4，再計(jì)算得到修正后的形狀系數(shù)[19]，見(jiàn)表2。結(jié)果表明，形狀修正系數(shù)從小到大依次為仁、小殼、中殼、大殼。原因是大殼物料的形狀最不接近球形，斷裂面形狀各異，系數(shù)最大；而仁物料沒(méi)有斷面，表面平整，相對(duì)來(lái)說(shuō)最接近球形，所以形狀系數(shù)比較小。

2 巴旦木殼仁風(fēng)選裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

2.1 殼仁風(fēng)選裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)上述內(nèi)容中懸浮速度參數(shù)研究結(jié)果，設(shè)計(jì)如圖3所示的殼仁風(fēng)選裝置，該裝置由離心風(fēng)機(jī)（型號(hào)4-2X79，功率200 kW，江蘇精彩風(fēng)機(jī)制造有限公司）、閉風(fēng)器（型號(hào)YJD-A，河北九正通明有限公司）、變頻調(diào)速器（型號(hào)CDI9100，德力西變頻器有限公司）、三相異步電動(dòng)機(jī)（型號(hào)YX3-132M-4，功率7.5 kW，額定轉(zhuǎn)速1 440 r/min，上海寶格電機(jī)有限公司）、傳送帶、管道、波紋篩等組成。

工作原理為小傳送帶將殼仁混合物料輸送至振動(dòng)送料器上，在振動(dòng)作用下物料達(dá)到松散狀態(tài)運(yùn)動(dòng)至出口，較小的殼和質(zhì)量較輕的雜余被吸入上方分離箱內(nèi)，在擋板的作用下殼通過(guò)閉風(fēng)器下端出殼口流出，同時(shí)較大的殼以及仁下落到大傳送帶上經(jīng)喂料口到達(dá)波紋篩上，波紋篩與篩體保持相同的振動(dòng)頻率，由于各物料成分懸浮速度不同且物料受到透過(guò)波紋篩孔的氣流作用力、重力以及和波紋篩面之間的摩擦力共同作用，在傾斜波紋篩面上物料開(kāi)始上下分層，密度較大的仁沉在物料下層和波紋篩面接觸，在摩擦力和重力的作用下沿篩面上端運(yùn)動(dòng)到達(dá)出仁口，密度較小的殼受氣流作用浮在上層，在氣流和摩擦力的作用下沿波紋篩面下端運(yùn)動(dòng)至出殼口。

2.2 單因素試驗(yàn)

對(duì)風(fēng)選裝置喂入量（A）、清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（B）、篩體振動(dòng)頻率（C）、波紋篩傾角（D）、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（E）進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究同一因素不同水平對(duì)殼風(fēng)選裝置工作效果的影響規(guī)律。進(jìn)行各單因素試驗(yàn)時(shí)，該殼仁風(fēng)選裝置的其他因素均保持不變。

試驗(yàn)指標(biāo)選清選率P'(%)、損失率Q(%)[24]，其定義式如下：

式中mk為從出仁口流出的仁質(zhì)量，kg；tm為從出仁口流出的物料總質(zhì)量，kg；m ko為從出殼口流出的仁質(zhì)量，kg；mkt為樣本物料中仁的總質(zhì)量，kg。

如圖4a所示，當(dāng)風(fēng)選裝置喂入量大于6 kg/min時(shí)清選率下降，歸因于當(dāng)喂入量過(guò)大時(shí)篩面單位時(shí)間內(nèi)需要處理的物料增加，導(dǎo)致物料堆積使清選效果變差；清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速因素決定了風(fēng)選氣流的大小，如圖4b所示，當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)? 130～1 180 r/min變化時(shí)，清選率曲線近似二次曲線規(guī)律變化，轉(zhuǎn)速為1 160 r/min時(shí)達(dá)到較佳清選率；如圖4c所示，當(dāng)篩體振動(dòng)頻率較低時(shí)對(duì)清選率的影響較大，振動(dòng)頻率大于47 Hz時(shí)清選率曲線趨于平緩，篩體振動(dòng)頻率對(duì)損失率影響較小。如圖4d所示，清選率曲線基本平穩(wěn)，波紋篩傾角為3.0°時(shí)清選率達(dá)到較大值；如圖 4e所示，離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)? 215 r/min增加到1 275 r/min的過(guò)程中，清選率曲線呈上升趨勢(shì)，在1 255 r/min時(shí)曲線趨于平緩；當(dāng)離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 275 r/min時(shí)清選指標(biāo)達(dá)到最大值，若離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)此值，將導(dǎo)致?lián)p失率增大。各因素下物料的損失率都在可接受的范圍內(nèi)，因此在正交試驗(yàn)中不考慮損失率這一指標(biāo)。

2.3 巴旦木殼仁風(fēng)選優(yōu)化試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)時(shí)間為2020年9月25日—2020年9月30日，試驗(yàn)地點(diǎn)在新疆喀什果業(yè)有限公司。

試驗(yàn)開(kāi)始前，在閉風(fēng)器下端出殼口和風(fēng)選裝置出殼口綁好取樣袋收集試驗(yàn)樣本用于計(jì)算損失率，試驗(yàn)過(guò)程中采用人工定時(shí)收集試驗(yàn)樣本計(jì)算清選率，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，每次隨機(jī)取樣30 s，依次完成巴旦木殼仁物料風(fēng)選試驗(yàn)。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)取樣如圖5所示。

2.3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

按照試驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算方法完成巴旦木殼仁物料風(fēng)選試驗(yàn)清選率的計(jì)算統(tǒng)計(jì)。依據(jù)《LY/T 1750—2008巴旦木（扁桃）生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》、巴旦木懸浮速度研究結(jié)果以及單因素試驗(yàn)研究結(jié)果，選取清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速中間值為1 160 r/min、風(fēng)選裝置喂入量中間值為5 kg/min、篩體振動(dòng)頻率為47 Hz、波紋篩傾角為3.0°和離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 250 r/min，為了方便控制和調(diào)整，以巴旦木殼仁物料懸浮速度研究結(jié)果為基礎(chǔ)，試驗(yàn)開(kāi)始之前對(duì)清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和篩面氣流速度大小進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果如表3所示。根據(jù)5個(gè)試驗(yàn)因素的調(diào)控范圍并結(jié)合文獻(xiàn)[25]確定5個(gè)試驗(yàn)因素的水平如表4所示。使用Design–Expert 10.0軟件中Box-Behnken功能設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)正交表[26]如表5所示。

表3 清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與篩面氣流速度標(biāo)定關(guān)系Table 3 Calibration relationship between cleaning fan speed and screen surface air velocity

表4 殼仁風(fēng)選試驗(yàn)各因素水平設(shè)計(jì)Table 4 Levels design of factors of shell and kernel separation test

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Response surface test results

3 殼仁風(fēng)選裝置工作參數(shù)響應(yīng)面優(yōu)化分析

3.1 清選率回歸模型建立與顯著性檢驗(yàn)

根據(jù)表5中的數(shù)據(jù)對(duì)清選率指標(biāo)進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表6所示。

表6 清選率二次多項(xiàng)式模型的方差分析Table 6 Variance analysis of quadratic polynomial model of the cleaning rate

清選率回歸方程為

式中A為風(fēng)選裝置喂入量，B為清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，C為篩體振動(dòng)頻率，D為波紋篩傾角，E為離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

分析表6可知，清選率模型P<0.01，說(shuō)明清選率回歸模型極顯著，決定系數(shù)R2值為0.869 3則說(shuō)明清選率回歸方程擬合效果較好，回歸模型能反映出86.93%的響應(yīng)值變化。方差來(lái)源中A、B、C、D、E五項(xiàng)中P<0.01，表明對(duì)清選率回歸模型影響極顯著，其他項(xiàng)P>0.05，說(shuō)明對(duì)清選率回歸模型影響不顯著[27-30]。

3.2 殼仁風(fēng)選裝置參數(shù)優(yōu)化

巴旦木殼仁風(fēng)選要求清選率指標(biāo)越高越好，5個(gè)影響因素均在表4所示的水平范圍內(nèi)取值，根據(jù)清選率最大的約束條件建立巴旦木風(fēng)選參數(shù)組合優(yōu)化模型如下：

使用Design Expert 10.0軟件中Optimization優(yōu)化求解功能，在因素水平范圍內(nèi)求解滿足上述約束條件的最優(yōu)參數(shù)組合為：風(fēng)選裝置喂入量5 kg/min、清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 161.73 r/min、篩體振動(dòng)頻率為47.32 Hz、波紋篩傾角3.399°、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 274.87 r/min，此參數(shù)組合下清選率為98.928%。

3.3 殼仁風(fēng)選優(yōu)化參數(shù)組合與試驗(yàn)驗(yàn)證

為保證最優(yōu)參數(shù)組合試驗(yàn)的可靠性，試驗(yàn)樣本取自與試驗(yàn)同品種、同批次破殼的混合物料。根據(jù)風(fēng)選裝置模型仿真分析結(jié)果，調(diào)節(jié)喂料口和出仁口位置。受到設(shè)備調(diào)節(jié)精度限制，優(yōu)化參數(shù)無(wú)法調(diào)節(jié)精度至小數(shù)點(diǎn)后1位，因此將最符合優(yōu)化參數(shù)組合的1組參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，作為本次驗(yàn)證試驗(yàn)的優(yōu)化風(fēng)選參數(shù)組合：風(fēng)選裝置喂入量5 kg/min、清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 160 r/min、篩體振動(dòng)頻率為47 Hz、波紋篩傾角3°、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 275 r/min。其中，為了提高該風(fēng)選裝置的處理能力，將喂入量調(diào)整為6 kg/min，另外離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速取1 275 r/min，一方面是為了解決喂入量調(diào)高帶來(lái)的單位時(shí)間內(nèi)物料堆積現(xiàn)象；另一方面，經(jīng)測(cè)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)離心風(fēng)機(jī)取1 275 r/min時(shí)，吸口風(fēng)速在10.55～11.05 m/s范圍以內(nèi)，達(dá)到了懸浮速度試驗(yàn)得到的分離要求較佳值。進(jìn)行5次優(yōu)化參數(shù)組合驗(yàn)證試驗(yàn)，分別計(jì)算每組試驗(yàn)的清選率，最后求得平均值為99.144%。與3.2節(jié)中軟件優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行差值計(jì)算，取絕對(duì)值，得到清選率相對(duì)誤差為0.216%，誤差相對(duì)較小。

4 結(jié) 論

1）分析計(jì)算確定了巴旦木物料阻力分區(qū)為Newton區(qū)，通過(guò)理論計(jì)算得到巴旦木殼仁物料各成分懸浮速度變化范圍分別為：大殼為11.975～13.206 m/s；中殼為10.642～11.677 m/s；小殼為9.046～9.952 m/s；仁為15.147～16.196 m/s。

2）使用懸浮速度測(cè)試裝置進(jìn)行巴旦木殼仁物料懸浮速度試驗(yàn)，得到大殼、中殼、小殼和仁的懸浮速度變化范圍分別為：9.92～11.03、8.86～9.66、8.27～8.85、13.10～13.96 m/s。結(jié)果表明，巴旦木殼和仁的懸浮速度存在明顯差異，可采用風(fēng)選法分離巴旦木殼和仁，風(fēng)選氣流速度控制在8.27～11.03 m/s范圍內(nèi)較合適。另外，使用懸浮速度試驗(yàn)得到的結(jié)果對(duì)理論計(jì)算時(shí)選取的形狀系數(shù)進(jìn)行了修正。

3）通過(guò)單因素試驗(yàn)，分析不同因素的不同水平對(duì)清選率的影響；使用Design Expert 10.0軟件對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行響應(yīng)面分析，結(jié)果表明，篩體振動(dòng)頻率因素對(duì)清選率的影響顯著性最高；結(jié)合殼仁風(fēng)選試驗(yàn)及運(yùn)用軟件約束條件優(yōu)化求解功能得出風(fēng)選裝置參數(shù)組合為：風(fēng)選裝置喂入量6 kg/min、清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 160 r/min、篩體振動(dòng)頻率為47 Hz、波紋篩傾角3°、離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 275 r/min。對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)組合以及裝置進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到平均清選率為99.144%。