CN115420066A - 一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置及其干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置及其干燥方法，包括具有喂料口、进风口、出风口、上卸料口和下卸料口的流化床体、将流化床体分隔为上干燥室和下干燥室的多孔隔板、均布倾斜设置于上干燥室上壁面且用于向下压迫气流的上挡板以及竖直均布于多孔隔板上且与上挡板一同改变气流方向形成涡流的中挡板；混合物料从喂料口进入上干燥室，热气流经由进风口后分两股分别进入上干燥室和下干燥室，干燥后热气流从出风口排出；混合物料经干燥后籽粒脱落并穿过多孔隔板落入下干燥室继续干燥，干燥后的籽粒从下干燥室的下卸料口排出，其余物料从上干燥室的上卸料口排出。本发明可消除因液态水表面张力而形成的粘附效应并使籽粒快速脱离。
Description
技术领域
本发明涉及流化干燥装置，尤其涉及一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置及其干燥方法。
背景技术
农业生产中，当农业机械收割后的紫云英等小种子作物时通常混有大量高含水率的细碎秸秆，秸秆长度一般1cm左右，不超过2cm，湿秸秆的质量通常是紫云英种子质量的70倍以上，种子粘附湿秸秆之上难以脱落，两者之间存在显著的“液桥”现象。直接采用分级、清选机械无法将种子与秸秆有效分离，需将秸秆干燥至较低水分后才能使紫云英种子从秸秆上脱落。振动流化床是一种高效的加热干燥方式，可以快速去除物料表面水分，相关技术已经成熟，例如授权公告号CN205678993U公开了一种烘干、筛分流化床。该种具有筛分功能的流化床，包括流化床机体和驱动装置，所述的流化床机体内设有加热烘干区和筛分区，还包括传动机构，所述的加热烘干区设有流化板和热风通道，所述的流化板设于热风通道上方，所述的筛分区设有筛网组件，该筛网组件与流化板连接，所述的流化床机体通过传动机构与驱动装置连接，驱动装置驱动传动机构实现摆动，以带动流化床机体同步摆动，且流化板和筛网组件随流化床机体摆动。但是上述方案中若将新收获后的紫云英种子和秸秆混合物直接放入振动流化床中，很难直接快速的将混合物料水分去除，需要先将秸秆降低至较低含水率后再清选分级，但是由于秸秆量过大很难一次完成种子的清选分级，同时种子和秸秆的分离水分点难以把握极易造成不必要的能源浪费。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种可消除因液态水表面张力而形成的粘附效应并使籽粒快速脱离的基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置。
本发明的第二目的是提供一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置的干燥方法。
技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，包括具有喂料口、进风口、出风口、上卸料口和下卸料口的流化床体、位于流化床体内腔且将流化床体分隔为上干燥室和下干燥室的多孔隔板、均布倾斜设置于上干燥室上壁面且用于向下压迫气流的上挡板以及竖直均布于多孔隔板上且与上挡板一同改变气流方向形成涡流的中挡板；其中混合物料从喂料口进入上干燥室，热气流经由进风口后分两股分别进入上干燥室和下干燥室，干燥后热气流从出风口排出；混合物料经干燥后籽粒脱落并穿过多孔隔板落入下干燥室继续干燥，干燥后的籽粒从下干燥室的下卸料口排出，其余物料从上干燥室的上卸料口排出。
其中，上挡板的倾斜角度为30°～50°，相邻上挡板之间的距离为20cm～40cm。
优选的，沿多孔隔板宽度方向的相邻中挡板之间的夹角为50°～90°，沿多孔隔板宽度方向的相邻中挡板之间的最小距离为12cm～20cm，沿多孔隔板长度方向的相邻中挡板之间的最小距离为10cm～20cm。
再者，下干燥室侧壁面上均布有倾斜设置的两排下挡板，其中上一排下挡板的上端贴紧多孔隔板，下一排下挡板与下干燥室底壁相隔有一定距离。
进一步，下挡板的倾斜角度为20°～40°，每一排相邻下挡板之间的距离为20cm～40cm，上一排下挡板与下一排下挡板之间的距离为7cm～10cm。
优选的，下一排下挡板的下沿与下干燥室底壁的间距为3cm～6cm。
再者，流化床体具有立方体状结构的床体，该床体的外侧壁上设置有振动电机。
其中，喂料口处设置有锁气喂料器。
进一步，还包括底座和对称设置在底座上且用于架设流化床体的立支架，所述流化床体的外壁对称设置有与立支架一一对应的L型连接板，L型连接板的下表面固定设置有上橡胶柱，立支架的上表面固定设置有下橡胶柱，上橡胶柱和下橡胶柱上套设有弹簧，且弹簧的上端抵接在L型连接板的下表面，弹簧的下端抵接在立支架的上表面。
本发明一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置的干燥方法，带有籽粒的高湿混合物料从喂料口进入流化床体内的上干燥室，在振动作用下，混合物料处于散式流化态，热气流通过进风口进入流化床床体内腔，经分流成两股，一股热气流进入上干燥室，另一股热气流进入下干燥室；进入上干燥室的热气流对混合物料进行加热，使籽粒单独脱落并穿过多孔隔板进入下干燥室；进入下干燥室的热气流对从上干燥室落下来的籽粒继续干燥，经过干燥后的其余物料从上干燥室的上卸料口排出，经干燥后的籽粒从下干燥室的下卸料口排出，热气流从出风口排出，并测量出风口排出热气流的温湿度，根据出风口排出热气流的温湿度和所需热气流的温湿度，计算排出后热气流回收重新引入进风口的总量。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)本发明中上挡板向下压迫热气流，使热气流向中挡板区域汇聚，以增强热气流和混合物料之间的相互接触；混合物料与被上挡板压迫和中挡板扰动的气流充分接触的同时还与中挡板充分接触与碰撞，热气流在上挡板和中挡板的共同作用下形成无序的涡流，增强空气流与湿秸秆、空气流与种子之间的传热传质，增加了热气流与混合物料接触时的相对速度和时间，使得混合物料表面水分快速去除，消除种子与秸秆之间因液态水表面张力而形成的粘附效应，使种子与秸秆分离，同时混合物料与中挡板的充分碰撞也起到加剧种子和秸秆分离的目的；
(2)本发明中籽粒进入下干燥室后在下挡板的作用下，以贴近下干燥室底壁附近上下弹跳，气流在下挡板的作用下向底壁区域汇聚，并形成涡流，增强热气流和种子之间的传热传质，增强种子与热气流的接触时间和相对速度，使种子内部水分尽可能多的去除，减少后续的工序的干燥压力与干燥成本。
(3)本发明与传统的单层振动流化床干燥相比，不需要将秸秆降低至较低含水率后再清选分级，不仅简化了作业工序还减少了将秸秆水分降低过大造成的不必要的能量损耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明中弹簧安装处的局部放大图；
图4为本发明中流化床体的剖视图；
图5为本发明中多孔隔板上中挡板的分布示意图；
图6为本发明中流化床体侧向剖开示意图；
图7为本发明中流化床体上部剖开示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，零部件的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的零部件。
如图1和图2所示，本发明的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置包括流化床体1、多孔隔板2、上挡板3、中挡板4、下挡板5、振动电机6、锁气喂料器7、底座8、立支架9、L型连接板10、上橡胶柱11、下橡胶柱12和弹簧13。流化床体1具有立方体状结构的床体，流化床体1具有喂料口101、进风口102、出风口103、上卸料口104和下卸料口105，其中多孔隔板2位于流化床体内腔且将流化床体分隔为上干燥室和下干燥室，喂料口101位于上干燥室上部，上卸料口104位于上干燥室下部，下卸料口105位于下干燥室下部，进风口102和出风口103分别位于流化床体1的两端；其中混合物料从喂料口101进入上干燥室，热气流经由进风口102后分两股分别进入上干燥室和下干燥室，干燥后热气流从出风口103排出；混合物料经干燥后籽粒脱落并穿过多孔隔板2落入下干燥室继续干燥，干燥后的籽粒从下干燥室的下卸料口105排出，其余物料从上干燥室的上卸料口104排出。如图3所示，流化床体1的外壁对称设置有4个L型连接板10，4个立支架9对称设置在底座8上，其中立支架9和L型连接板10一一对应设置，L型连接板10的下表面固定设置有上橡胶柱11，立支架9的上表面固定设置有下橡胶柱12，弹簧13套设在上橡胶柱11和下橡胶柱12上，且弹簧13的上端抵接在L型连接板10的下表面，弹簧8的下端抵接在立支架9的上表面上。流化床体1倾斜设置在立支架9上。锁气喂料器7设置在流化床体1的喂料口处，锁气喂料器7为现有市面上的锁气喂料器，振动电机设置在流化床体1的外侧壁上。多孔隔板2上的孔径根据籽粒尺寸进行设置，多孔隔板2上的孔径需略大于籽粒的最大尺寸。多孔隔板2除了用于分隔上干燥室和下干燥室之外，多孔隔板2向进风口延伸设置形成分流板，将热气流分流成两股，分别进入上干燥室和下干燥室。本发明中的籽粒为农作物小种子籽粒。
如图4所示，上挡板3倾斜设置在上干燥室上壁面，且上挡板3等间距分布，上挡板3的倾斜角度为30°～50°，倾斜角度大于50°时影响通风效果并容易造成拥堵，倾斜角度小于30°时难以形成预期的气流压迫效果。相邻上挡板3相互平行设置，相邻上挡板3之间的距离为20cm～40cm，过度密集和稀少均为影响其作业效果。如图5所示，中挡板4竖直设置于多孔隔板2上，中挡板分别沿多孔隔板2的宽度方向和长度方向均匀分布，其中沿多孔隔板宽度方向的相邻中挡板4之间的夹角为50°～90°，当夹角小于50°时气流穿过速度过快，无法形成足够多的涡流，同时会减少种子与中挡板之间的碰撞概率；当夹角大于90°容易对物料造成拥堵。沿多孔隔板宽度方向的相邻中挡板4之间的最小距离x为12cm～20cm，最小距离x小于12cm时易造成拥堵，最小距离x大于20cm时导致形成的涡流密度过小，影响作业效果。沿多孔隔板长度方向的相邻中挡板4之间的最小距离y为10cm～20cm，最小距离y小于10cm容易造成物料拥堵；最小距离y大于20cm影响挡板排布密度和窝里形成密度，影响干燥和碰撞效果，从而影响秸秆和种子的分离效果。如图6和图7所示，进入上干燥室的热气流经过上挡板3向下压迫，使热气流向中挡板4区域汇聚，以增强热气流和混合物料之间的相互接触；与此同时在振动电机的作用下，高湿秸秆和种子的混合物料在多孔隔板2上上下弹跳，处于散式流化态，混合物料与被上挡板压迫和中挡板阵列扰动的气流充分接触的同时还与中挡板充分接触与碰撞，热气流在上挡板和中挡板的共同作用下形成无序的涡流，增强热气流与秸秆和种子之间的传热传质，增加了热气流与混合物料接触时的相对速度和时间，使得混合物料表面水分快速去除，消除种子与秸秆之间因液态水表面张力而形成的粘附效应，使种子与秸秆分离，同时混合物料与中挡板的充分碰撞也起到加剧种子和秸秆分离的目的。两排下挡板5均布于下干燥室侧壁面上，且下挡板5与多孔隔板之间呈一定角度，其中上一排下挡板5的上端贴紧多孔隔板2，下一排下挡板5与下干燥室底壁相隔有一定距离。下挡板5与多孔隔板的倾斜角度为20°～40°，倾斜角度大于40°时影响通风效果并容易造成拥堵，倾斜角度小于20°时影响下挡板扰流效果。相邻下挡板平行设置，每一排相邻下挡板5之间的距离为20cm～40cm，上一排挡风板与下一排挡风板之间的距离为7cm～10cm，过度密集和稀少均为影响其作业效果。如图6和图7所示，下一排下挡板5与下干燥室底壁的间距为3cm～6cm，间距小于3cm易造成物料拥堵，间距大于6cm时会减小底部涡流数量和气流速度，无法达到预期的干燥效果。种子进入下干燥室后，种子在下挡板的作用下，以贴近下干燥室底壁附近上下弹跳，气流在下挡板的作用下向底壁区域汇聚，并形成涡流，增强热气流和种子之间的传热传质，增强种子与热气流的接触时间和相对速度，使种子内部水分尽可能多的去除，减少后续的工序的干燥压力与干燥成本。本发明与传统的单层振动流化床干燥相比，不需要将秸秆降低至较低含水率后再清选分级，不仅简化了作业工序还减少了将秸秆水分降低过大造成的不必要的能量损耗。排出干燥机的种子根据其含水率与贮藏水分之间的差异决定是否需要进一步干燥，若需要则通过针对其物料特征的其余干燥方式干燥。本发明干燥过程主要是热气流与湿秸秆、热气流与种子籽粒之间的传热传质，湿秸秆与种子之间的热传传质太少以至于可以忽略。
本发明一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置的干燥方法，有紫云英种子和高湿秸秆组合的高湿混合物料从喂料口的锁气喂料器进入流化床体内的上干燥室，在振动电机作用下，混合物料处于散式流化态，此时大部分种紫云英种子仍然粘附在高湿秸秆上，热气流经过外置加热装置和送风机后通过软管从进风口进入流化床床体内腔，经多孔隔板分流成两股，一股热气流进入上干燥室，另一股热气流进入下干燥室；进入上干燥室的热气流对紫云英种子和高湿秸秆的混合物料进行加热干燥，快速去除秸秆和种子表层水分，消除表层液态水表面张力造成的种子与秸秆间的“液桥现象”，使种子顺利从秸秆表面脱落并传过多孔隔板进入下干燥室；进入下干燥室的热气流对从上干燥室落下来的种子继续干燥，直至种子从下卸料口排出。位于上干燥室的上挡板和中挡板对经过其附近的热气流和散式流化态的混合物料进行阻挡和扰动，使热空气在改变流动方向并在挡板附件增强湍流和涡流，其中上挡板还起到将热空气向下压迫的作用，加剧热空气和高湿物料的相对运动速度和接触时间，使得湿秸秆和种子表层的水分快速去除。位于下干燥室的双层下挡板将进入下干燥室的热气流向下压迫，使接近底部的风速高于其余区域，并通过对种子和热气流的阻挡增加了相互之间的传热传质，加快种子干燥。经过干燥后的秸秆从上干燥室排料口6排出干燥机，经干燥后的种子从排料口7排出干燥机，热气流从出风口出排出干燥机。热气流从出风口排出，并测量出风口排出热气流的温湿度，根据出风口排出热气流的温湿度和所需热气流的温湿度，计算排出后热气流回收重新引入进风口的总量。
Claims (10)
1.一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：包括具有喂料口(101)、进风口(102)、出风口(103)、上卸料口(104)和下卸料口(105)的流化床体(1)、位于流化床体内腔且将流化床体分隔为上干燥室和下干燥室的多孔隔板(2)、均布倾斜设置于上干燥室上壁面且用于向下压迫气流的上挡板(3)以及竖直均布于多孔隔板上且与上挡板一同改变气流方向形成涡流的中挡板(4)；其中混合物料从喂料口(101)进入上干燥室，热气流经由进风口(102)后分两股分别进入上干燥室和下干燥室，干燥后热气流从出风口(103)排出；混合物料经干燥后籽粒脱落并穿过多孔隔板(2)落入下干燥室继续干燥，干燥后的籽粒从下干燥室的下卸料口(105)排出，其余物料从上干燥室的上卸料口(104)排出。
2.根据权利要求1所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：所述上挡板(3)的倾斜角度为30°～50°，相邻上挡板(3)之间的距离为20cm～40cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：沿多孔隔板宽度方向的相邻中挡板(4)之间的夹角为50°～90°，沿多孔隔板宽度方向的相邻中挡板(4)之间的最小距离为12cm～20cm，沿多孔隔板长度方向的相邻中挡板(4)之间的最小距离为10cm～20cm。
4.根据权利要求1所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：所述下干燥室侧壁面上均布有倾斜设置的两排下挡板(5)，其中上一排下挡板(5)的上端贴紧多孔隔板(2)，下一排下挡板(5)与下干燥室底壁相隔有一定距离。
5.根据权利要求4所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：所述下挡板(5)的倾斜角度为20°～40°，每一排相邻下挡板(5)之间的距离为20cm～40cm，上一排下挡板与下一排下挡板之间的距离为7cm～10cm。
6.根据权利要求4所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：所述下一排下挡板(5)的下沿与下干燥室底壁的间距为3cm～6cm。
7.根据权利要求1所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：所述流化床体(1)具有立方体状结构的床体，该床体的外侧壁上设置有振动电机(6)。
8.根据权利要求1所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：所述喂料口(101)处设置有锁气喂料器(7)。
9.根据权利要求1所述的一种基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置，其特征在于：还包括底座(8)和对称设置在底座上且用于架设流化床体的立支架(9)，所述流化床体(1)的外壁对称设置有与立支架一一对应的L型连接板(10)，L型连接板(10)的下表面固定设置有上橡胶柱(11)，立支架(9)的上表面固定设置有下橡胶柱(12)，上橡胶柱(11)和下橡胶柱(12)上套设有弹簧(13)，且弹簧(13)的上端抵接在L型连接板(10)的下表面，弹簧(13)的下端抵接在立支架(9)的上表面。
10.一种根据权利要求1所述的基于阵列扰流的双层振动流化干燥装置的干燥方法，其特征在于：带有籽粒的高湿混合物料从喂料口进入流化床体内的上干燥室，在振动作用下，混合物料处于散式流化态，热气流通过进风口进入流化床床体内腔，经分流成两股，一股热气流进入上干燥室，另一股热气流进入下干燥室；进入上干燥室的热气流对混合物料进行加热，使籽粒单独脱落并穿过多孔隔板进入下干燥室；进入下干燥室的热气流对从上干燥室落下来的籽粒继续干燥，经过干燥后的其余物料从上干燥室的上卸料口排出，经干燥后的籽粒从下干燥室的下卸料口排出，热气流从出风口排出，并测量出风口排出热气流的温湿度，根据出风口排出热气流的温湿度和所需热气流的温湿度，计算排出后热气流回收重新引入进风口的总量。
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