1、目 录1.绪论 12. 干燥设备在国内外现状及分析 12.1 国内现状 .12.2 干燥技术在食品粮食等方面的应用 .13.干燥技术概论 23.1 干燥的定义 23.2 干燥技术的特点 23.3 干燥介质 23.3.1 空气的性质 .23.3.2 空气的湿度 .34.设计目的和主要内容 35.干燥机的选择 35.1 干燥机选择的原则 35.2 干燥烘箱简介 55.3 主要参数 55.4 干燥器的选择 55.5 干燥器生产能力的计算 65.6 干燥时间的计算 65.7 物料平衡 65.8 空气消耗量的计算 75.9 干燥器的热消耗量 86.热风循环烘箱的结构设计 86.1 烘箱热风流动方式 86
2、.2 箱体设计 96.3 加热器设计 .96.3.1 加热方式选择 .96.3.2 电加热器原理 .96.3.3 电加热器功率计算 .96.3.4 电加热器的选择 .106.4 通风机的选择 106.5 调风板设计 .116.6 均风板设计 116.7 控制系统 127.附属设备设计 127.1 烘盘设计 127.2 烘车设计 137.3 烘车导轨设计 .157.4 烘车导台设计 .158.结论 16参考文献 .17致 谢 .18塔里木大学毕业设计11.绪论从上世纪 70 年代起，在全球能源危机的推动下，研究及应用的主要热点转向了能源效率的问题上。而研究热点主要集中在了干燥动力学、干燥器操作机
3、理、能源利用率等方向。随着全球经济的发展，国民消费水平的提高，研究热点开始转向提高产品品质的产品质量降解动力学方向，应用领域主要为食品及农产品。马铃薯鲜薯可供烧煮作粮食或蔬菜。世界各国十分注意生产马铃薯的加工食品，如法式冻炸条、炸片、速溶全粉、淀粉以及花样繁多的糕点 、蛋卷等，为数达 100 多种。但鲜薯块茎体积大，含水量高，运输和长期贮藏有困难。为此，根据我国现今干燥设备的发展前景考虑, 对马铃薯片干燥机的设计，可以满足马铃薯的储存要求，以及为马铃薯的深加工提供有利条件。对产品的生产率提高也能起到决定性作用。 马铃薯片干燥机的设计干燥机要求整机结构简单、体积小、成本低、操作和使用安全方便。采
4、用电加热方式对马铃薯片进行干燥,最终满足马铃薯片的干燥要求。2. 干燥设备在国内外现状及分析2.1 国内现状从第一届全国干燥会议于 1975 年 6 月 23 日至 30 日在南京召开，至今已经三十多年了。30多年来，我国干燥技术研究队伍不断壮大。目前我国从事干燥技术研究的大专院校、科研院所、研究单位大约右有 50 多家，领域涉及食品、粮食、化工、医药、染料、轻工、林业、造纸、硅酸盐、水产业、渔业等行业，全国共有设备制造厂 600 多家，已形成了一支强有力的干燥科研开发队伍，广泛开展干燥技术的基础研究、工艺研究及工业化研究，使我国干燥技术研究正向世界水平迈进，某些技术领域达到了国际先进水平。3
5、0 年来，中国对许多干燥技术实现了工业化。主要有蒸汽回转干燥，喷雾干燥，流态化干燥(普通流化床，振动流化床，内加热流化床、流化床喷雾造粒干燥)，气流干燥，回转圆筒干燥，旋转快速干燥，圆盘干燥，带式干燥，双锥回转真空干燥，桨叶式干燥，冷冻干燥，微波及远红外干燥，粮食干燥等等 1，常规干燥设备基本可以满足生产的需要，并有部分机型达到国际当代水平并出口到国外。干燥单元的重要性不仅在于它对产品生产过程的效率和总能耗有较大的影响，还在于它往往是生产过程的最后工序，操作的好坏直接影响产品质量，从而影响市场竞争能力和经济效益。我国有许多产品，就纯度而言已经达到甚至超过国外产品;然而就是由于干燥技术不如国外技
6、术，堆积密度、粒度、色泽等物性指标上不去.在国际市场竞争中处于劣势，有的甚至售价仅为国外同种产品的三分之一。目前我国某些大型石化干燥装备还依赖进口。椐粗略估计，我国生产的干燥设备种类仅为国外 3040%。因此进行干燥技术研究的任务迫切。2.2 干燥技术在食品粮食等方面的应用由于该设计机械作业对象为马铃薯片，马铃薯既属于蔬菜类，也属于粮食类，所以以下只对果蔬干燥技术和粮食干燥技术作介绍。(1)果蔬干燥技术果蔬干燥技术是一个非常活跃的研究方向。果蔬通过脱水干燥，可降低含水率，提高原料可溶性物质的浓度，阻碍微生物繁殖，抑制蔬菜中所含的酶的活性，从而使脱水后的蔬菜能够在常温下较久保存，且便于运输和携带
7、。果蔬干燥技术：常压热风干燥技术(如网带式干燥机)、真空冷冻干燥技术、微波干燥技术、远红外干燥技术、渗透干燥技术、过热蒸汽干燥技术。近年来新开发的干燥设备有喷射泵式真空冻干设备、真空油炸果蔬脆片设备、氮气干燥器、太阳能成套干燥设备、微波真空干燥机、振动流化床干燥机等。果蔬行业干燥存在的主要问题是,我国目前生产的主流干燥产品普遍存在干燥速度慢、脱水时间长、能耗大、成本高、复水性能差、品质保存率低等缺陷，由此出现了在国际市场上价格滑坡、国内市场打不开销路的严峻局面。果蔬干燥研究存在的问题是：一是各种脱水果蔬的复水性能缺乏研究，尤其不了解一些改善某些干制品的复原性常用手段;二是选择合适干制手段的能力
8、较弱。近年来有过分夸大某种干燥方式的优点,而忽略其缺点的趋势。如一味强调冻干产品品质好的优点,而忽略其易吸潮、易碎、设备投资和操作费用高等缺点。果蔬干燥研究方向：在保证品质方面,开发选用不同干制技术以适应不同果蔬的干制特性，从而保障干制品的品质。如真空冷冻干燥、过热蒸汽干燥分别适用于热敏性和过敏性物料的干燥;微波加热均匀，可以避免一般加热干燥过程由于内外加热不匀而引起的品质下降，充分保持了新鲜塔里木大学毕业设计2蔬菜内原有的营养成分，并具有反应灵敏、便于控制、热效率高、无余热、无污染等显著特点;远红外干燥可以使干燥效率和干燥质量得到极大的提高;连续冷冻干燥是发展趋势。 在高效节能方面，微波干燥
9、、远红外干燥和声波干燥是国际上应用较为普及的三种高效节能新技术。目前国际上的趋势是将微波或远红外与真空低温技术结合，避免内部升温失控。热泵和太阳能干燥是近年来才应用到果蔬干燥中的节能新技术，但干制温度较低，干燥时间较长。(2)粮食干燥技术国外现在使用的粮食干燥机按其结构及干燥原理来分主要有顺流式、横流式、混流式、逆流式和内循环移动式干燥机。我国现在使用的干燥机按其结构及干燥原理 2来分主要有：1)塔式干燥机 塔体采用砖钢混合结构，处理量大，一次降水不低于 10%，主要用于玉米、小麦的烘干。2)滚筒式干燥机 干燥段的筒体为钢筒，缓苏、冷却段为砖混结构，主要用于水稻、小麦的烘干。3)流化床干燥机
10、结构简单，主要用于水稻、小麦和油菜籽的烘干。4)网柱式干燥机 粮食在双层网状板间流动，形成的粮柱与干燥介质成错流运动，主要用于玉米、水稻、小麦的烘干。5)顺逆流干燥机 粮食与热风同方向运动，干燥均匀，热效率较高，冷风与粮食反方向运动，干燥后粮食品质好。6)蒸汽干燥机 利用一定压力的蒸汽，通过换热器间接烘干粮食。7)顺流式干燥机 它可以使用较高的风温而不降低粮食品质。8)循环式干燥机 属批式干燥机，湿粮喂入干燥机后，在机内循环同时受热风的作用使水分蒸发，达到要求的终水分后，停机卸粮。9)顺混流式干燥机 综合了顺逆干燥适合湿粮的特点和混流干燥均匀及干后水分低的特点。一次干燥流程即达到安全水分。在干
11、燥机理、应用基础研究放方面中国农大、东北农大、华南农大、江苏理工大学作了大量的研究工作，分别建立了谷物热特性、水分扩散特性、干燥速率等实验测定装置。中国农大率先开展了谷物干燥计算机模拟的研究，使国内的干燥技术研究接近和达到国际先进水平。3.干燥技术概论3.1 干燥的定义在人类的生产和生活中经常遇到需要把某一种物体除去湿分的情况。这种物体可以是固态，也可以是液态或者气态。在大多数的情况下物体所含的湿分是水分，有时却是其他的成分，例如无机酸、有机溶剂等。这一出去物体中湿分的过程被称为“去湿” 。人们将去湿的方法一句工作原理不同分为若干类，干燥是其中的一种。通常，人们把采用热物理方法去湿的过程称为“
12、干燥” 。其特征是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料中的湿分产生挥发、冷凝、升华等相变过程与物体分离以达到去湿目的。不具备这一特征的去湿方法通常不列入干燥技术的范畴。3.2 干燥技术的特点干燥技术的应用领域广阔。面对众多的产业、理化性质各不相同的物料、产品质量以及其他千差万别的要求，干燥技术称为一门跨行业、跨学科，具有实验科学性质的技术。通常，在干燥技术的开发及应用中需要具备三个方面的知识和技术。第一需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点；第二是要熟悉传递工程的原理，即物质、传热、流体力学和空气动力学等能量传递的原理；第三要有实施的手段，即能够进行干燥流程、主要设备等方面的设
13、计。显然，这三个方面的知识和技术不属于一个学科领域。而在实践中，这三个方面的知识和技术又缺一不可。3.3 干燥介质3.3.1 空气的性质在对流干燥操作中，最常用的干燥介质是空气。从湿物料中除去的湿分通常是水分，热空气既是载热体，又是载湿体，在自然界中，水会气化，所以空气中总含有一些水蒸气，因其含量较少，所含的量变化也不大，故通常不予特殊的注意。但在干燥过程中，空气中所含有的水蒸气的量对于干燥速率、空气用量都有直接影响，所以有必要对湿空气的性质进行介绍。塔里木大学毕业设计3不含有水蒸气的空气称为干空气，含有一定水分的空气则称为湿空气。自然界中的空气都会含有少量的水蒸气，是干空气和水蒸气的二元混合
14、体。干燥操作所用的热空气通常取自自然界中的大气，因此，干燥介质实际上是含有少量水蒸气的湿空气。通常大气中水蒸气的分压总是很小的，一般只有 200 到 300mpa.s。大都处于过热状态，所以它的比体积很大，分子间的距离足够远，可以作为理想气体处理，并服从理想气体定律，按工程设计的要求这样处理仍然足够精确。称其为“干燥介质” ，是因为它在干燥过程中承担着载热，载湿的作用。湿空气将热量传递给湿物料，为其提供干燥能量；同时，又把湿物料中的湿分（通常是水分）携带出干燥设备，从而达到干燥的目的。在干燥过程中，湿空气的温度，水蒸气含量和焓等性质都会发生变化，所以，必须了解湿空气的各种在物理性质和状态参数。
15、3.3.2 空气的湿度湿 度 表 明 湿 空 气 中 水 蒸 气 含 量 的 多 少 ， 又 称 绝 对 湿 度 ， 其 为 空 气 中 单 位 质 量 绝 干 空 气 所 含有 的 水 蒸 气 的 质 量 ， 或 水 蒸 气 质 量 与 绝 干 空 气 质 量 的 比 值 ， 用 符 号 表 示 ， 其 单 位 为x， 简 写 为 ， 含 湿 量 表 示 湿 空 气 中 水 蒸 气 等 绝 干 空 气 的 相 对 质(kgk水 蒸 气 )/（ 绝 干 空 气 ） kg/量 组 成 和 质 量 比 3。 设 计 内 容 中 新 鲜 空 气 的 初 始 温 度 取 室 温 ， 初 始 湿 度 。
16、20tC03%4.设计目的和主要内容本课题设计一个能对马铃薯片进行干燥的电加热型热风循环烘箱，学习如何综合应用本专业的知识进行资料的查阅、方案的拟定和设备的具体设计，熟悉机械图样的测绘方法，熟练掌握计算机绘图技能。通过此次设计，提高分析问题、解决问题的能力，培养热真、踏实、严谨的工作作风。主要的设计内容：设计一个电加热型热风循环烘箱，完成风机、电加热部分装置，排湿装置，烘盘、烘车部分装置，机箱及附属设备的设计，绘图。5.干燥机的选择干燥过程中处理的物料种类极其繁多，物料特性千差万别，为了适应不同物料的干燥特性，干燥设备的类型就必然是多样性的。由于干燥装置组成单元的差别、供热方法的差别、干燥机内
17、空气与物料的运动状态的差别等，又决定了干燥设备结构的复杂性，因此到目前为止，干燥机还没有统一的分类方法。将干燥机进行公类的目的在于：（1）便于根据物料的特性选择干燥机类型；（2）根据干燥机类型，便于进行干燥机的工艺计算和结构设计；（3）从分类中还可以看到,干燥同一种物料，可用不同的几种干燥机来完成，据此可以进行方案比较，选择最佳的干燥形式。5.1 干燥机选择的原则对于干燥操作来说，干燥机的选择是非常困难而又复杂的问题，因被干燥物料的特性、供热的方法和物料-干燥介质系统的流体动力学等必须全部考虑。由于被干燥物料种类繁多，要求各异，决定了不可能有一个万能的干燥机，只能选用一个适宜的干燥方式和干燥机
18、形式。（1）选择干燥机要考虑的因素在选择干燥机形式时，要考虑下列因素:被干燥物料的性质a湿物料的物理特性；b干物料的物理特性；c腐蚀性；d毒性；e可燃性；f粒子大小；物料的干燥特性a初始和最终湿含量；b允许的最高干燥温度；（2）干燥机选择的步骤干燥机选择的起始点是确定或测定被干燥物料的特性，确定干燥动力和传递特性，进行干燥成本核算，最后确定干燥机形式。概括上述步骤，可用方框图表示如图 5-1 所示：塔里木大学毕业设计4图 5-1 干燥机选择步骤图下面列出各种干燥机适合干燥的物料形态，为干燥机的选择提供依据，见表 5-1 所示：表 5-1 各种干燥机适宜物料形态 4干燥机类型 适合干燥的物料形态
19、搅拌式 液体 泥浆 糊状 颗粒流化床 预成型 颗粒 纤维状带式 泥浆 糊状喷雾 液体 泥浆 糊状滚筒 液体 泥浆 糊状 颗粒箱式 片状 纤维状 预成型 颗粒 糊状干燥过程原理主要涉及湿物料和干燥介质在热力干燥过程中所表现的热力学及物理学特性和其变化规律；湿物料内部以及与干燥介质间的热量和质量传递过程机理；干燥过程动力学原理；干燥过程的模型、模拟等内容。简单地讲，湿物料在热力干燥时时常会先后经历以下两个主要阶段：第一阶段，能量（主要为热量）从周围环境传递至无聊表面使其表面湿分蒸发。液体以近似不变的速率从物料表面气化，而物料温度则持续在湿球温度左右。此过程的干燥速率主要取决于干燥介质的温度、湿度、
20、流速、作用表面积以及压力等外部条件。此过程称外部条件控制过程，也称恒速干燥过程。第二阶段，随着热质传递的进行，当物料表面不再有充足的水分供表面蒸发后，多余的热量会通过热传导传递至湿物料内部，使物料温度上升，并在其内部形成温度梯度。而湿份则由内部向表面转移，至物料表面后被不饱和的干燥介质带走，显然此时的干燥速率会低于恒速干燥阶段。湿物料内部热量和质量的传递速率主要取决于物料性质以及其自身的温度和含湿量等因素。此过程称内部条件控制过程，也称降速干燥过程。干燥过程的物料衡算和热量衡算主要包括水分蒸发量的计算、所用空气量的计算以及干燥过程中热源提供给干燥介质的热量计算。如图所示，新鲜空气（其状态为环境
21、温度 ，湿度 ，热焓 ，干空气量 ）进入电加热器，加热后（其状态0t00xL为 ， ， ， ）进入干燥器，在干燥器中物料被干燥，由含水率 降至 ，物料温度由1t1xL 12升至 后排出干燥器；而干燥空气温度下降，湿度增加后排除干燥器（其状态为 ， ， ，2 t2x一般数据：生产能力环境条件干燥方法和干燥设备的选择干燥物料特性物料的分类 干燥设备分类方案的选择初步选择干燥机 干燥成本最终选择干燥机塔里木大学毕业设计5） 。L新鲜空气电加热器干燥空气进口状态湿物料干燥器干物料W排出空气出口状态图 5-2 干燥原理图5.2 干燥烘箱简介干燥烘箱属于间歇干燥设备，根据物料的需要可制造成各种形式。干燥烘
22、箱结构简单，在干燥中使用较为广泛。依据被干燥物料的性质，可使用不锈钢或普通碳钢制成。在一般的使用中，常用不锈钢作壳体，干燥烘箱的外层为保温绝湿层。无论室内或者室外放置均可要求有良好的保温效果，力求减少热量损失，提高热效率。如图 5-3 为一热风循环干燥箱，干燥箱内放置盛有湿物料的烘盘，这些烘盘可置于箱内预先焊制好的烘盘小车上，也就是烘车。每个烘车可盛放数十个烘盘，连同小车一同推入干燥箱内，烘盘可由不锈钢板压制成型，以对流和传导热方式为主。新鲜空气由风机送入，经加热器预热后均匀地在物料上方掠过而起干燥作用，部分尾气经排出管排出，余下的循环使用，以提高利用率。12 3 4 5 6 7 8图 5-3
23、 电加热型热风循环烘箱示意图1.调风板 2.保温层 3.烘车 4.风机电动机 5.均风板 6.排气管 7.电加热管 8.烘车门5.3 主要参数物料含水率： 180%产品含水率： 2.5塔里木大学毕业设计65.4 干燥器的选择物料最初的状态：片状除去的液体：水分物料所能经受的最高温度：100产量： 次120/Gkg5.5 干燥器生产能力的计算该物料料厚：h=20mm临界含水率： %c平衡含水率： 8e加热干燥时间：T=3h假设装料时间为 1.75h，卸料时间为 0.5h则每一次干燥的总时间为：（3+1.75+0.5）h=5.25h每天能操作次数为 24/5.25=4.57 次若按全天工作，则一天
24、能干燥物料 4.57120kg=548.57kg5.6 干燥时间的计算换算成干基含水率，如式（5-1）所示：（5-1）1C物料含水率 ，即相当于：180%1180%4/kg临界含水率 ，即：2c 2.5/0cC产品含水率 ，即：28.52893/1%kg平衡含水率 ，即：%e 0.7/8eC已知加热干燥时间为 3h，（5-2）12(ln)cceeCT40.5.087328793.l求得： =8.77求得了 以后，再求恒速干燥阶段的干燥时间：（5-3）11()ceCT则： 140.25().68.787h降速干燥阶段的干燥时间为：塔里木大学毕业设计72132.60.38Thh5.7 物料平衡在每
25、一次干燥中所要出去的水分为： 1120()()95.WGkg其中恒速阶段应出去的水分为： 11 08()()02c因第一阶段需要 2.62h，故在此阶段内所蒸发的水分为 9/34.5/.6kghkgh降速阶段所需出去的水分为： 95kg第二阶段的干燥时间为 0.38h，因此，在此阶段内每小时蒸发的水分为5./14.7/038kghkgh5.8 空气消耗量的计算计算空气的消耗量，需要知道空气在不同温度、湿度状态下的焓。以 1kg 干空气为基准，其（焓 -湿）图如 5-4 所示：x图 5-4 空气 图 5hx为方便计算，将需要用于计算的值列于表 5-2：表 5-2 部分空气 表 30 60/t (
26、kJ/kg)h (kg/kg)x (kJ/kg) (kg/kg)x20 31 0.0042 43 0.0089165 199 0.05108 357 0.115设新鲜空气为 ， ，则 。空气离开干燥室时尾气状态03%02tC0.42/kg为： ， ，则 。在操作中采用中间加热及尾气循环的流程，2625t.15/xkg并设空气经加热器后的温度为 。今将所有状态变化标于 图上。由过程终点（8hx， ）引一平行于等焓线的直线一直与等温线 相交，所求得的一点 265tC塔里木大学毕业设计8为湿空气离开干燥器第二区域的状态。依次坐下去直到点 。此点状态为 ，C10.93/xkg，如图 5-5 所示。但必
27、须注意，此种作图仅适合于理论操作，即操作进行时没有热量265tC损失，并且不计物料带出的热量。于是混合气体的湿度 ，而新鲜空气的湿度为0.93/cxkg；尾气的湿度为 。0.4/xkg20.15/xkgtxt12t =0.093 0.100.1080.1150.004421 8380t 65 100%A MCB BBC C C 图 5-5 温湿图故其循环气体的份数 值为：n0242.615093cx即每千克的新鲜空气应该加入 4.44kg 的尾气。算出循环的混合气体的性质以后，就可以计算空气的消耗量为： 2.1./acWLkghx式中 34.35 为第一阶段内每小时应出去的水分，或者蒸发 1k
28、g 水分的空气消耗量为：156.3/45./(4lkg（ 水 ） 水 ）5.9 干燥器的热消耗量利用 图查出， ； 。混合物的热焓为：hx0/hJ27/hJk.06329.1/14cnkJg所以，理论热消耗量为： a2=)5.(.)06.8/cQL h理 （或者： 23792/=294.1/(0.1.chqkJgkJgx水 ） 水 ）设电加热器的机械效率为 95%，则损失热消耗量为：=56.8/h5063./h理损或为： 5063.49/(3.24/1kJgkJg干 空 气 ） （ 干 空 气 ）这部分热量损失由两个加热器负担，故每个加热器的热损失为 。1.2/kJg（ 干 空 气 ）塔里木大
29、学毕业设计9因此，在干燥器内实际消耗的热量，包括热量损失在内为： =1.05.10269.8/1063./QkJhkJh理总6.热风循环烘箱的结构设计6.1 烘箱热风流动方式（1）上下通风方式 上下通风方式适合于被干燥物料间有一定间隙，或比较疏松的大件产品干燥。这种干燥方式是热风从两侧到干燥箱底，再逐渐向上部干燥。在这种通风方式中，烘盘底应采用网状的。不然，产品有可能局部未干燥或者干燥时间需要增加。（2）左右通风方式 左右通风方式是箱内两侧面上喷出热风，再由顶部中央吸入循环通风方式。在干燥箱内的两侧面上冲制了许多直径为 20mm 左右的通风孔，热风均匀地从通风孔喷出于干燥产品表面。这种通风方式
30、的设计关键在于两侧面上孔的相互间距，从而达到上下出风量的一致，减少干燥箱内的上下温差。干燥烘车烘盘底可用网状形、孔状形，也可用不开孔的盘形这种通风方式可以以制成水平气流和穿流复合形式。（3）水平通风方式 水平通风方式是指热风从箱内一侧出风，经过产品表面传热传质后，从另一侧面吸入的循环通风方式。它主要特点是层与层干燥时相对独立，尤其适合干燥时产品某部位上有液体流淌下来，而下层产品某些部位又不能沾到该液体的产品干燥，也较适合片状、粉状的干燥。此时烘盘底不能用网状的。此类通风中还可以设中间加热器，目前这类箱式干燥器用途较为广泛。这种干燥器的结构设计关键是上下盘之间的间距，一般上下盘之间的通风高度是4
31、060mm。这种对流传热方式有利于热能的再利用，因为物料层中气流呈湍流状态，可以较大程度弥补因空气湿度增加而减少传质推动力的损失，尽可能使较高温度的热空气继续吸收水分节约能量。综合上述，本次设计选用水平通风方式。6.2 箱体设计箱体一般由角钢和槽钢构成框架，内外层用金属板密封，中间填充绝热材料保温。保温层材料应均匀，无孔隙，以免热量散失。如果箱内干燥气体对钢板有腐蚀，则所有箱内与气体接触的材料都应用不锈钢板或镀锌板制成 6。箱顶上部需设置一至两只尾气排出管，在管内还应有调节阀门。干燥箱门需要平直，通常用折板机折四边，以增加门的刚度。中间填充保温材料，保温材料主要是硅酸铝岩棉，需要注意的是根据烘
32、箱的大小，保温层的厚度需要选择适宜，以保证良好的保温性和隔热性本次设计采用 100mm 硅酸铝岩棉保温层。再用金属板封内层。在门四周的压边上应加密封条，通常采用弹性好且耐 200一下温度的硅橡胶条；另一种采用柔性较好的毡条。因为有弹性的密封条能防止更多的冷风从门四周进入干燥箱。6.3 加热器设计6.3.1 加热方式选择热风循环烘箱的加热器主要有蒸汽加热器和电加热器两种。蒸汽加热器一般安装在进风口的气体加热腔内，有若干根翘片焊接在两端分别设有蒸汽分配室和集液管上，冷凝水通过疏水器排出。电加热器尽可能用不锈钢管制作，为了进一步提高加热器的使用寿命和热效率，应在电加热器表面缠绕不锈钢散热片。电加热器
33、的电热棒可根据位置和空间设计成不同形状：U 形、W 形、I形等。电加热棒两端的的发热管长度和干燥箱保温层厚度应相等。电加热棒两端的电源接线柱应尽量在箱体外，这样能大大提高电热棒的使用寿命。采用纯铜翘片绕带式电加热器，可以使传热效果较好，且体积较小，适应在没有加热蒸汽的场合。对于一般物料加热时间在 5 小时以内，较难干燥的无聊也只需 10 小时左右，使用方便。气流调节阀设置在风机进风口、排风口及烘箱进风口三处，可以在需要的范围内自由调节物料层中气流的风速和风机吸排气量。本设计加热器选择电加热方式。6.3.2 电加热器原理电加热器是电能转换成热能，与空气进行辐射和对流传热的加热设备，用于加热空气的
34、电加热器是多根管状电加热元件组成结构如图。管状电加热元件是在金属管中放入电阻丝，并在空隙部分紧密填充有良好耐热性、导热性和绝缘性的结晶氧化镁粉，再经其他工艺处理而制成。具有结构简单、机械强度高、热效率高、安全可靠、安装方便、易实现温控自动化等特点。用于加热相对湿度不大于 95%、无爆炸性、无腐蚀性气体。塔里木大学毕业设计106.3.3 电加热器功率计算电加热器已有定型产品，应按下式确定所需要的功率如式（6-1）所示：（6-1）01()(36agaCxtPL式中 电加热器总功率（ ） ；PkW水蒸气的比热容 ；gC/(JgA） 空气质量流量 ；aL)h热功当量， ；3601360/h空气环境湿度
35、 ；x(/k空气环境温度 ；t )C热空气温度 ；1绝干空气比热容 ；aC/(JgA） 电加热器热效率，取0.95其中： = ； = ； ； ；g.85/k） aL16.3/kgh0.42/xkg02tC； ； ；10t1()aC根据已知条件，求得： 82(85)156.37.59P kW选用两个加热器， 则每个电加热器所承载的功率为 ；27.8k6.3.4 电加热器的选择电加热器的形状如图 6-1 所示：电 加 热 管 加 热 管 支 架加 热 管 护 板图 6-1 SRK2 型电加热器外形图电加热器的主要技术参数、尺寸外形尺寸图如表 6-1 所示：表 6-1 SRK2 型电加热器外形尺寸表
36、 7外形尺寸 /mm 风道尺寸 /mm 法兰尺寸 /mm 地脚尺寸 /mm 型号 A B C M N E F G D总功率/kWSRK2-4 652 240 396 260 346 284 370 160 400 4.20SRK2-8 652 270 536 400 346 424 370 190 400 7.92SRK2-10 680 270 716 580 346 604 370 190 400 10.56SRK2-15 708 359 786 650 346 674 370 220 400 15.006.4 通风机的选择用于电加热型热风循环烘箱的风机一般采用轴流风机，其主要外形形状如图
37、6-2 所示：塔里木大学毕业设计11图 6-2 轴流风机外形形状图根据前期计算，得气体消耗量为 =aL156.3/kgh轴流通风机性能表 6-2 所示：表 6-2 部分轴流风机性能表 8配用电动机机号 转速/(r/min)叶片角度/()风量/(m/h)需要功率/kW 型号 功率/kW15 1224 0.068 YSF-4522 0.1220 1742 0.1 YSF-5632 0.1825 2260 0.147 YSF-5632 0.1830 2495 0.168 YSF-6322 0.352.8 290035 2778 0.224 YSF-6332 0.37根据据算，选用 T35-2.8 型
38、轴流风机，配用电动机型号为 YSF-5632。6.5 调风板设计轴流风机送入烘箱内部的空气需要经过调风板的作用，气流才能更好的进入电加热器进行加热，制作调风板的材料主要采用 3042B 不锈钢制作，焊接于箱体内壁，其结构示意图如图 6-3 所示： 图 6-3 调风板结构示意图塔里木大学毕业设计126.6 均风板设计均风板通常用不锈钢板制成，也可用镀锌钢板制成。通风板有两种形式：一种为冲制了直径为 20mm 的孔板，另一种则不开孔。不开孔的为第一种通风方式所用，开孔为第二和第三种通风方式所用。空的排列应由上向下逐渐加密。因在干燥过程中，自叶轮出口向下运送热风，通过侧面板出风以干燥烘盘上的物料，然
39、后到达叶轮吸风口。因热风从侧面板上部出风到风机吸口的距离最短，如板上部孔数量与下部相等，会造成大量热风不能到达下部，而直接从上部进入风机吸口而短路，从而降低了产品的干燥效果，延长了干燥周期。设计中均风板材料采用 3042B 不锈钢板冲孔压制而成，其结构如图 6-4 所示：图 6-4 均风板均风板与烘箱内壁的连接需要安装脚板，安装脚板可通过热轧等边角钢（GB/T9787-1988）钻孔制成，钻孔位置需要与均风板安装孔同位置。所以，设计的安装脚板采用 20203mm 的热轧等边角钢制作，其示意图如 6-5 所示：图 6-5 均分板安装脚板6.7 控制系统控制系统主要包括温控系统和电控系统，控制方式
40、分自控和手控。在一般状态使用时，均采用温度自动控制，即 PID 自适应控制模式 9。箱内干燥温度从常温到 200之间的热河温度都能控制，且控制温差在2之间。测温器通常设置一对（分左右布置） ，安装位置要与加热器保持一定的距离。另外，还需设置自动超温报警装置。超温范围一般认为比正常干燥温度高 510，超过此值，主电源应自动切断或报警。控制系统选用的控制单元主要有：WRP2-120 铂热电阻，3TB4137 交流接触器，3TH82-44 中间继电器和 3UA591.6A-2.5A 热继电器。安装在控制柜中。7.附属设备设计为满足整个干燥过程的顺利进行，附属设备在整个干燥系统中是不可缺少的一部分，附
41、属设备主要包括烘盘，烘车，烘车导轨和烘车导台。塔里木大学毕业设计137.1 烘盘设计烘盘作用用于干燥过程中物料的盛放，使得物料有较好的干燥条件，保证物料不受污染，保证产品质量。其在干燥过程中静置于烘车上。烘盘要求表面光滑，对马铃薯片无损伤，在干燥过程中，烘盘处于温度较高的环境中，同时有物料带入的水分和新鲜空气带入的水蒸气，这也使得烘盘需要有较高的抗氧化性和耐腐蚀性，烘盘形式的区别主要是烘盘底盘是否开孔，而它又与通风方式有关。所以，用作烘盘的材料选择 3042B 不锈钢，打孔冲压成型，其外形尺寸按照 RXH-14-C 行业标准制作 10，即 64046045mm，厚度 =2mm。其外形尺寸图如图
42、 7-1 所示：460mm45mm640mm溢 水 孔 载 盘 翼图 7-1 烘盘7.2 烘车设计干燥物料烘车的车体用角钢或方刚焊制，下部安装 2 只万向轮和 2 只定向轮。车上堆放产品的烘盘上下层距离由左均风板的开孔位置决定，以保证物料能顺利干燥，电加热型热风循环烘箱的左均风板开孔的上下间距 8050mm，所以，烘车的上下层距离保持一致。用作烘车机架的材料选用结构用冷弯方形空心型钢（GB/T 6728-1986） ，其外形尺寸如图 7-2 所示。图 7-2 冷弯方形空心型钢 11烘车板用 3042B 不锈钢制成，厚度 mm，下部安装的万向轮（GB/T 14688-1993） ，结构1.5如图
43、 7-3 所示，定向轮（GB/T 14687-1993） ，其结构如图 7-4 所示。塔里木大学毕业设计14滚 轮 安 装 顶 盘图 7-3 万向轮滚 轮图 7-4 定向轮 12烘车托盘架上下层间距取 50mm，左右间距与烘盘宽度保持一致，取 460mm，前后间距与烘盘长度保持一致，取 640mm。已知马铃薯片的密度为 1150kg/m，则一个烘盘所盛物料质量，烘车所需要的托盘架层数层 ，150.640.51.24mv kg1207.85.4n取 8 层。烘车的结构示意图如图 7-5 所示： 图 7-5 烘车结构示意图塔里木大学毕业设计15则烘车左右总尺寸为 254+460=560mm，烘车前
44、后总尺寸为 252+640=690mm，烘车高度为507+258+125+100=775mm，其中 100mm 为设计烘车上部与下部可调空间值。7.3 烘车导轨设计烘车导轨的主要作用在于使得烘车平顺进入烘箱内，且起到定位的作用。导轨的宽度和深度需要满足不阻碍烘车车轮滚动。根据前期设计综合考虑，采用 5020153mm 的冷弯外卷边槽钢打孔制作成导轨条件适宜。既满足导轨的顺利导向作用，且适应烘箱内部空间。打孔作用在于导轨的安装定位。其结构图如图 7-6 所示。15m20m50m1000m 图 7-6 烘车导轨7.4 烘车导台设计考虑到烘箱保温层的厚度，底面与烘箱内壁底部有一定高度，需要一个倾斜式
45、的导台，方可使烘车方便进入烘箱内部，以减少劳动力，缩短干燥周期。烘车导台高度与烘箱保温层厚度相等，即高度应为 100mm，宽度应略宽于烘车宽度，即宽度应略大于 560mm，取 600mm。设计导台斜面角度为 30，使得人更容易讲烘车推入烘箱，即导台斜面长度应为 mm，导台底面长度应为10sin3=173.2mm。导台上需要设有与烘箱导向槽对应的导轨，则导向槽深度取 20mm，宽度20cos3取 60mm，为保证导台的固定性，选用 Q235 铸造制成。其外形尺寸图如图 7-6 所示：30图 7-7 烘车导台塔里木大学毕业设计168.结论设计的电加热型热风循环烘箱在保证能对马铃薯片进行干燥的条件下
46、，箱体内部布置更为紧凑，外形尺寸为 150012001400mm，比较传统的烘箱，体积得到了缩减，便于搬运，减少了占地空间。同时，此干燥机不仅仅能对马铃薯片进行干燥，还能适应于其他的片状物料和条状物料。具备成本低廉，便于维修等特点，适用于小批量多品种干燥生产。塔里木大学毕业设计17参考文献1刘广文.干燥设备设计手册M.北京：机械工业出版社,2009：3341.2付兴利,陆显斌.粮食干燥工艺及主要干燥设备介绍J.农业装备技术,2011：5559.3于才渊,王宝和.干燥装置设计手册M.北京:化学工业出版社,2005:1927.4严培德.干燥器选型和设计方向J.化学装备技术,1984:6573.5郭健琪.通气式烘箱研究J.化工装备技术,1997:2327.6蒋文俊.浅谈箱式干燥器的设计与制作J.江苏陶瓷,2000:3335.7袁松范.干燥设备最佳设计J.医药工程设计,1996(2):69.8昌泽舟.轴流式通风机使用技术M.北京:机械工业出版社,2005:179188.9刘广文.我国最新研制的干燥设备J.辽宁化工,1992(6):5155.10中华人民共和国行业标准.热风循环烘箱S.YY 0026-90.11成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2004:132138.12成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2004:2630.
