果肉烘干技术策略及技术运用研究

王 辉，刘超山，罗 庆，李向阳,刘泽国，白 震

（兰州工业学院，甘肃 兰州 730050）

烘干机是通过热空气与物料充分接触，通过热传导、对流、热辐射等方式将物料中水分蒸发的设备。烘干机可分为工业与民用两种，工业烘干机又叫干燥机，民用干燥机一般用于各种生产生活物料除水。烘干机一般由滚筒、进料装置、出料装置、引风装置、排气管道、传动装置和电控设备组成。

烘干机设备行业显著特点技术含量作用日益凸显。烘干设备制造业按照高品质、低能耗、环保型的要求调整产业结构，进一步加强基础研究。国内烘干机普遍生产规模小，种类少，整体技术含量不高。全行业年销售收入500 万以下的企业约占60%，年销售收入过千万的厂家仅占5%。目前烘干机主要存在外排气体散热和机壳散热能量浪费大，蒸汽压力波动对能耗影响大，物料烘干都难把握和原料着火等问题。

1 整体方案设计

果肉烘干机采用蒸发原理，蒸发与温度、湿度、液体表面积和液体表面空气流动速度四个因素有关。本设计果肉烘干机综合考虑以上因素，使烘干效率最大化。

采用卧式滚筒旋转设计使果肉受到不断搅拌，增加果肉与热空气接触面积，加快果肉表面空气流动速度，并使受热均匀，防止局部果肉受热严重二着火。杏子成熟季节，太阳光照时间长，光强度高，采用太阳能、电能两种模式供能，在光照充足情况下，可降电能源消。光照条件不好采用电能供热，对太阳能供热形成补充。采用循环送风和最烘干机滚筒做隔热处理，增加果肉表面空气流动速度，降低设备能量损耗。采用机械除湿装置，降低系统湿度，加速果肉蒸发速度。该设计果肉烘干机三维设计图如图1 所示。

图1 卧式太阳能循环送风果肉烘干机三维设计图

2 传动机构设计

本设计果肉烘干机电机通过带传动和齿轮传动驱动卧式滚筒转动，实现果肉翻动，与热空气流充分接触，同时使受热均匀。传动机构设计如图2 所示。为方便家庭使用，本机构采用单相电机。设计每次投入果肉100Kg，滚筒外径1m，滚筒转动速度不超过15r/min。则所需电机的功率和转速如下：

图2 传动机构三维设计图

α—滚筒转动质量分布系数，卧式滚筒α 取1/3；

m—果肉质量，Kg；

g—重力加速度，m/s2。

V=πDn=0.785m/s

V——滚筒齿轮转动线速度m/s；

D——滚筒外径，m；

n——滚筒转速，r/min。

P=Fv=250W

P——滚筒功率，W。

P——滚筒外径，m；

η——滚筒转速，r/min。

单相电机皮带轮与圆柱齿轮皮带轮之间：

D1——单相电机皮带轮外径；

D2——圆柱齿轮皮带轮外径。

圆柱齿轮与滚筒齿轮之间：

Z1——圆柱齿轮齿数；

Z2——滚筒齿轮齿数。

综上选择玉豹机电有限公司的71M2-4 电机，参数见表1。

表1 71M2-4 电机参数表

3 产热装置设计

本设计果肉烘干机采用太阳能、电能两种模式为设备供能。杏子成熟季节，太阳光照时间长，光强度高，在光照充足情况下，太阳能产热装置将光能转化为热能，，可降电能消耗。光照条件不好采用电能供热，对太阳能供热形成补充。产热装置设计如图3 所示。

图3 产热装置三维设计图

保温棉、太阳能散热管和电阻丝散热管固定于固定罩之上，使滚筒转动不受其影响。保温棉包裹减少机壳热量散失。

4 循环送风装置设计

本设计果肉烘干机采用循环送风装置，消除外排空气能量散失。增加果肉表面空气流动速度，加速蒸发速度。循环送风装置设计如图4 所示。

图4 循环送风装置三维设计图

采用散风片使风扇所形成热空气流沿滚筒壁流动，增加热空气流与热空气接触面积。同时风扇及散风片安装于滚筒尾部，由于滚筒内部的斜挡板使果肉向尾部翻滚，可增大风扇排风量，将果肉吹到中心位置，加速果肉水分蒸发速度。

5 压缩除湿机构设计

本设计果肉烘干机采用滚筒齿轮作为动力，通过圆锥齿轮副将转动方向改变为沿滚筒轴线方向，通过曲柄连杆机构使除湿压盖滚筒轴线方向运动，周期压缩除湿海绵，使海绵中水分排出，恢复除湿能力。压缩除湿机构设计如图5 所示。

图5 压缩除湿机构三维设计图

该机构减少了动力源使用量，同时又可以达到压缩除湿海绵中水分的效果。

6 结论

1）本设计果肉烘干机电机通过带传动和齿轮传动驱动卧式滚筒转动，实现果肉翻动，与热空气流充分接触，同时使受热均匀。

2）本设计果肉烘干机采用太阳能、电能两种模式为设备供能。杏子成熟季节，太阳光照时间长，光强度高，在光照充足情况下，可降电能源消。光照条件不好采用电能供热，对太阳能供热形成补充。

3）本设计果肉烘干机采用循环送风装置，消除外排空气能量散失。增加果肉表面空气流动速度，加速蒸发速度。

4）本设计果肉烘干机采用滚筒齿轮作为动力，通过圆锥齿轮副将转动方向改变为沿滚筒轴线方向，通过曲柄连杆机构使除湿压盖滚筒轴线方向运动，周期压缩除湿海绵，使海绵中水分排出，恢复除湿能力。

综上，通过设计卧式太阳能循环送风果肉烘干机，可以达到提高设备烘干速度，减少能量损失，减少能源需求效果。对丰富烘干机种类，提升烘干机品质具有一定指导意义。