小型太陽能熱風(fēng)油菜籽循環(huán)干燥設(shè)備試驗(yàn)研究及模擬優(yōu)化.pdf

1、油菜廣泛種植于我國長江流域，為植物油及飼用蛋白質(zhì)等的生產(chǎn)提供主要原料，是具有較高經(jīng)濟(jì)價值及發(fā)展?jié)摿Φ挠土献魑铩Ｐ率沼筒俗丫哂泻矢?，吸濕性?qiáng)且不易散熱等特點(diǎn)，收獲時節(jié)潮濕的環(huán)境氣候極易導(dǎo)致油菜籽霉變、酸敗等現(xiàn)象，造成了嚴(yán)重?fù)p失。目前我國油菜籽干燥作業(yè)機(jī)械化水平較低，大部分農(nóng)戶仍采用傳統(tǒng)攤曬方式，不僅費(fèi)時費(fèi)工，而且干燥時雜質(zhì)（灰塵、土壤、沙石、昆蟲等）的混入，直接影響油菜籽的品質(zhì)。針對以上問題，應(yīng)選擇更加合理的機(jī)械干燥方式。機(jī)械干燥具有

2、處理能力強(qiáng)，空間利用率高，干燥效率及品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)，并可有效降低落地?fù)p失。根據(jù)我國農(nóng)村生產(chǎn)實(shí)際需要，結(jié)合目前全球化石能源匱乏現(xiàn)狀，使用太陽能作為干燥過程中的熱源，是一種比較好的干燥方式。設(shè)備所供給的太陽能熱風(fēng)具有清潔衛(wèi)生，節(jié)能環(huán)保，成本低廉等優(yōu)勢。
　　為進(jìn)一步滿足油菜籽干燥過程中低能耗高效率的要求，設(shè)計研制了一種小型太陽能熱風(fēng)油菜籽循環(huán)干燥設(shè)備。以此設(shè)備作為研究對象進(jìn)行油菜籽干燥試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對干燥設(shè)備關(guān)鍵部件太陽能集熱器內(nèi)部

3、流場分布進(jìn)行數(shù)值模擬，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　以油菜籽為干燥對象進(jìn)行試驗(yàn)，研究干燥室進(jìn)口熱風(fēng)風(fēng)速（2rn/s-5m/s）、篩網(wǎng)葉輪轉(zhuǎn)速(30r/min-60r/min)、物料循環(huán)速率（500kg/h-800kg/h）等因素對含水率變化的影響，分析得出干燥室進(jìn)口風(fēng)速及物料循環(huán)速率對結(jié)果均存在一定影響，而不同篩網(wǎng)葉輪轉(zhuǎn)速下干燥曲線無明顯變化。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到4-5m/s，物料循環(huán)速率為700-800kg/h，篩網(wǎng)葉輪葉片轉(zhuǎn)速保持在50

4、r/min左右時，油菜籽含水率下降速度較快，可獲得較為理想的結(jié)果。
　　根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，為探究設(shè)備最優(yōu)工藝參數(shù)組合，選取進(jìn)口風(fēng)速、物料循環(huán)速率、集熱方式三個試驗(yàn)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)研究，以干燥速率作為評價指標(biāo)，可得對該指標(biāo)影響的主次順序依次為:集熱方式、進(jìn)口風(fēng)速、物料循環(huán)速率。設(shè)備運(yùn)行最優(yōu)參數(shù)組合為:選取波紋型太陽能集熱器，干燥室進(jìn)口風(fēng)速為5m/s，篩網(wǎng)葉輪轉(zhuǎn)速為50r/min，物料循環(huán)速率為800kg/h，對此條件下干燥曲線進(jìn)行

5、擬合獲得干燥特性方程數(shù)學(xué)模型。
　　運(yùn)用CFD技術(shù)對干燥設(shè)備關(guān)鍵部件Ⅴ型肋片集熱器及波紋板太陽能集熱器內(nèi)部溫度分布及流線分布進(jìn)行數(shù)值模擬分析，結(jié)果顯示兩種集熱器內(nèi)部均存在空氣溫度分布不均勻的現(xiàn)象。其中Ⅴ型肋片集熱器左半部分區(qū)域以及肋片周圍溫度較高，出現(xiàn)通風(fēng)死區(qū)。波紋型集熱器左上角出現(xiàn)紅色高溫區(qū)域，該處空氣流速較低，產(chǎn)生的熱損失較大。當(dāng)外界空氣自進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入集熱器內(nèi)部時，瞬間流速產(chǎn)生了大幅降低，這對對流換熱過程產(chǎn)生了較大影響，為解決以

6、上問題對太陽能空氣集熱器進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
　　為盡快達(dá)到干燥所需熱風(fēng)溫度，改善太陽能集熱器內(nèi)部空氣流場均勻性，增強(qiáng)對流換熱，從通風(fēng)口徑尺寸參數(shù)及吸熱板肋片結(jié)構(gòu)兩個角度出發(fā)對集熱器進(jìn)行優(yōu)化，通過對比得出將通風(fēng)口徑增至原有的1.5倍后，空氣流量有所增加，流過吸熱板時發(fā)生的對流換熱更充分。但在肋片作用下空氣流動方向受到一定制約，低速區(qū)域仍存在部分漩渦流動。
　　為進(jìn)一步解決太陽能集熱器內(nèi)部換熱不均的問題，對吸熱板表面肋片形狀及排