节能高效的多筒式农产品烘干机的设计研究

王 雪

（宁夏工商职业技术学院，宁夏 银川 750021）

随着国民经济的快速增长，我国农业生产已基本实现机械化，但是对于粮食的后续烘干却存在很多问题，传统的方法就是暴晒，但是暴晒受到天气的影响极大，会导致物料没有晒干从而发霉，影响物料的质量，由此可见，烘干对于物料的保存十分必要。烘干技术的应用，在我国具有十分悠久的历史，尤其是改革开放以后，随着工农业的迅速发展，为了提高生产效率，烘干技术迅猛发展。烘干是通过一定方法将物料中的水分去除或减少，通常对各种产品的含水量都有一定的要求，便于储存、运输、加工和使用。相关统计资料表明，我国烘干能耗约占整个加工过程总能耗的10%，但烘干过程的热效率很低特别是对流烘干一般只有20%～60%，这主要是由于在烘干过程中尾气直接排空，尾气带走余热浪费能源，并且一些有害的气体进入大气污染空气，尤其是20世纪70年代以后能源问题引起世界各国普遍重视，特别是近几年，随着能源价格的不断高涨，为了降低生产成本，使用新的低能耗的烘干技术迫在眉睫。据英国对11种行业的统计，烘干作业的能源消耗占总能源消耗的11.6%。近年来，世界各国对烘干加工的节能技术展开了广泛而深入的研究，我国也将“开发与节能并重，近期把节能放在首位”作为能源方针，因此，烘干过程的节能问题也日益被人们重视[1-3]。

1 国内外研究现状

目前，国内市场大量应用的是回转圆筒烘干机，因其生产能力大、运转可靠、操作弹性大、适应性强、流动阻力小等优点而被广泛使用。

最近，日本东京Yamoto Sankyo Mfg公司取得了一项多筒式烘干机专利，烘干气流经由许多从中心分管分出的支管被注入到旋转回转圆筒携带的物料层中，其热质传递速率提高了近两倍，并且具有尺寸小、结构简单、成本低等优点，然而，这种烘干机不能适用于通常由多级多筒式烘干机处理的所有物料。目前，真空烘干设备也随着真空技术计算机控制技术的发展得到相应的发展，这主要是真空技术有很多的优点，如在低压烘干时含氧量低，能防止物料被氧化变质，能回收烘干物料中的贵重成分等，但由于需要一套完整的抽水蒸气的真空系统，因此成本较高。

回转转筒干燥器一般适应于颗粒状物料，也可用于部分黏状膏状物料或含水量较高的物料，该烘干机优点是生产能力大、适用范围广、流量阻力小、操作上允许波动范围较大、操作方便等，回转式转筒烘干机工作原理：在物料干燥的过程中，湿物料由皮带输送机或斗式提升机被送到料斗，然后经料斗的加料机通过加料管道进入加料端，加料管道的斜度要大于物料的自然倾角，以便物料顺利流入干燥器内，转筒烘干机圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒。物料从较高一端加入，载热体由低端进入，与物料成逆流接触，也有载热体和物料并流进入筒体的。但是现有的多筒式农产品烘干机存在一定的弊端，首先该多筒式农产品烘干机在进料时，由于进料口的进料不方便且容易使得物料从进料口被撒出，比较麻烦，还有当较多的物料堆积在出料口时，没有承料的装置使得物料杂乱堆积在转动套筒的端部[4-6]。

农业烘干机是传统干燥设备之一，设备运转可靠，操作弹性大、适应性强、处理能力大，广泛应用于粮食、食品等领域，但由于在整个的烘干过程中，能源不能被充分地利用，热能损失严重，热效率低，农民的工作环境恶劣。所以，本研究通过自动控制技术、通信技术等技术手段，全面提升烘干设备的自动化和信息化水平，进而最大程度地减少物料的损失，提供高效的烘干作业流程，提高生产效率，并且为农民提供一个优质环境。

2 节能高效的多筒式农产品烘干机的设计研究

2.1 多筒式农产品烘干机的整体设计

节能高效的多筒式农产品烘干机，如图1所示，由转动套筒1、出料口4和进料口6组成，转动套筒1上设置有辅助套筒2和驱动齿轮3，且转动套筒1的驱动齿轮3通过传动齿轮与电机相传动。出料口4和进料口6位于转动套筒1的两端，转动套筒1的一端位于进料口6处，设置有进料装置7，进料装置包括固定料口、固定套、转动板、固定板、转动销和拨动块，固定料口和固定套设置于进料口上，固定板位于固定套的内部，且固定板上设置有转动孔，转动销设置于转动孔上。转动板设置于固定板上，拨动块设置于转动板的一侧，转动板、转动销与固定板之间均过盈配合；转动套筒的另一端位于出料口处设置有承料装置5，承料装置包括承料仓、挡料板、固定条、滑动块、底座和滑动槽，承料仓位于底座的上方，挡料板和固定条设置于承料仓上，且固定条之间设置有出料槽，底座上开设有滑动槽，承料仓通过滑动块与底座的滑动槽滑动连接，承料仓与出料口相对齐。

图1 多筒式农产品烘干机整机示意图

2.2 多筒式农产品烘干机的承料装置设计

该多筒式农产品烘干机的承料装置，如图2所示，通过将物料排到承料仓中，可以避免物料杂乱地落到地面，且可以将承料仓沿着底座上移动，根据底座的长度进行调整，移动物料的位置，比较实用。

图2 多筒式农产品烘干机承料装置示意图

烘干机的承料装置5包括承料仓501、挡料板502、固定条503、滑动块504、底座505和滑动槽506，承料仓501位于底座505的上方，挡料板502和固定条503设置于承料仓501上，且固定条503之间设置有出料槽，底座505上开设有滑动槽506，承料仓501通过滑动块504与底座505的滑动槽506滑动连接，承料仓501与出料口4相对齐。挡料板502位于固定条503之间，且挡料板502与承料仓501滑动连接，且挡料板502与固定条503相贴合，承料仓501的内部镂空；滑动块504与底座505的滑动槽506截面均为T形，通过将物料排到承料仓501中，可以避免物料杂乱地落到地面，且可以将承料仓501沿着底座505上移动，根据底座505的长度进行调整移动物料的位置。

2.3 多筒式农产品烘干机的进料装置设计

该多筒式农产品烘干机设置有进料装置，如图3所示，将转动板在固定套中进行转动，将物料放入到固定料口然后排入到转动套筒中，固定板、转动销和转动板之间采用过盈配合，保证在转动套筒转动时不受影响。

图3 多筒式农产品烘干机进料装置示意图

烘干机的进料装置7，由转动板703通过转动销705与固定板704相连接，转动板703和固定板704均位于固定套702的内部，固定套702焊接在进料口6上；固定套702位于固定板704的上方，固定料口701与转动套筒1的内部连通，将转动板703在固定套702中进行转动，将物料放入到固定料口701中排入到转动套筒1中，固定板704、转动销705和转动板703之间采用过盈配合，保证在转动套筒1转动时不受影响。

2.4 节能高效的多筒式农产品烘干机的工作原理

在使用该多筒式烘干机时，拨动块706使转动板703转动，通过料斗将物料放入到固定料口701中，物料从固定料口701进入转动套筒1中，然后转动板703与固定板704错开，将进料口6封住，此时可以将转动套筒1中的物料转动烘干，通过电动机带动传动齿轮与驱动齿轮3传动，进而带动转动套筒1转动，并从出料口4的承料装置5中排出，物料从出料口4落入承料装置5，此时可以通过承料仓501承料，当物料承接足够时，承料仓501依靠滑动块504和滑动槽506配合进而沿着底座505上的滑动槽506滑动，此时可将承料仓501移动到指定位置，而后将挡料板502打开，将烘干后的物料从承料仓501中排出。这种节能高效的多筒式农产品烘干机，可以避免物料杂乱地落到地面，且承料仓可沿底座移动，能根据底座的长度调整移动物料的位置，物料被放入固定料口排入到转动套筒，保证在转动套筒转动时不受影响[7-10]。

3 结语

1）节能高效的多筒式农产品烘干机解决了烘干机在进料时，由于进料口进料不方便导致物料从进料口被撒出，以及当物料堆积在出料口时，没有承料的装置使得物料杂乱堆积在转动套筒的端部的问题。将单筒的烘干机改为多筒烘干机，提高了能源的利用率，减小了热量损失，减轻了农民的劳动强度，通过自动控制技术、通信技术等技术手段，全面提升烘干设备的自动化和信息化水平，进而能最大程度地降低物料的损失，提供高效的烘干作业流程，提高生产效率，为农民提供优质工作环境，减少对环境的污染。

2）谷物包括大米、小麦、玉米等作为人们的主要粮食，在包装前都需要进行烘干，所以国家对粮食烘干设备的投资越来越大，意味着对烘干机的选用要求也越来越高。多筒式农产品烘干机在很大程度上提高了烘干机的能源利用率，减少了热量损失（单位热耗低5%～15%），提高了产品的质量和产量，产品的含水率可低至1%～3%，而且加热干燥过程自动控制，加热温度波动小，控制精确，提高了生产效率，每小时可烘干约12 t粮食，降低了农民的劳动强度，同时减少了对环境的污染。该烘干机还可烘干红枣等果品，真正实现了一机多用，只是在整个的烘干过程中，周围空气湿度不可过低，过低会导致皮皱，甚至果肉分离。