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摘要
隨著我國對飼料的需求加大，資源的不足。飼料的生產(chǎn)已經(jīng)是我國重要的問題，對此的最好解決方法是對動物的廢棄物加已回收利用。
針對動物廢棄物的干燥利用，設(shè)計出一種粉末干燥機，主要用于畜禽廢棄物的運輸，干燥利用的處理。設(shè)計需要合理簡潔，有較高的效率，能有效的干燥畜禽的廢棄物并轉(zhuǎn)化成有用的資源。粉末干燥機分為專業(yè)的回轉(zhuǎn)、三筒、單筒等結(jié)構(gòu)，根據(jù)加工的物料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和配套設(shè)備也不相同，研究出如何將上料機、烘干機、熱風(fēng)等方配套成一個專業(yè)的粉體干燥機設(shè)備。
關(guān)鍵詞 ：下腳料；干燥；粉末干燥器
Abstract
With China's increasing demand for feed and shortage of resources. Feed production is already an important problem in our country. The best solution to this problem is to recycle animal waste.
In view of the drying and utilization of animal wastes, a powder drier is designed, which is mainly used for the transportation and drying utilization of livestock wastes. The design needs reasonable simplicity, high efficiency, effective drying of livestock waste and transformation into useful resources. The powder dryer is divided into a specialized rotary, three cylinder, single cylinder and other structures. According to the different structure and matching equipment of the processed materials, it is studied how to match the feeding machine, dryer and hot air into a professional powder dryer.
Key words: waste material; drying; powder drier
目錄
1.1 概述 4
1.2 國內(nèi)的發(fā)展概況 4
1.3 國外的發(fā)展概況 5
1.4 本課題設(shè)計的目的 5
1.5 工藝的設(shè)計： 5
1.6 主要的設(shè)備與裝置 7
表1-3 主要的設(shè)備與裝置 7
2 造粒過篩機 8
3 粉末干燥機 8
2 粉末干燥機特性原理 9
2.1 粉末干燥機的特點 9
2.2 粉末干燥機的基本原理 9
2.3 粉末干燥機的分類 9
2.4 干燥設(shè)備的改進發(fā)展 10
3 粉末干燥機的計算 11
3.1粉末干燥機的條件參數(shù) 11
3.2 干燥機相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 11
3.2.1 物料產(chǎn)生的熱量計算 11
3.2.2 干燥機的干燥尺寸的相關(guān)計算: 11
3.2.3 干燥機功率的計算: 12
表3-1 圓柱齒輪參數(shù) 13
（7）鏈的傳動結(jié)構(gòu)和輸送裝置間的相關(guān)參數(shù)計算： 14
表3-2 鏈傳動的參數(shù) 15
3.2.5 筒的強度與剛度計算 15
D ：表示筒體外徑，取得D=1500 mm; 21
圖3.7 端蓋 22
3.2.6 密封罩和排氣管的相關(guān)參數(shù)計算 22
（1）設(shè)計時的跟據(jù)： 22
（2）空氣對流量的計算： 22
（3）排氣管徑的計算： 23
（4） 引風(fēng)機的選擇 23
4 設(shè)備的安裝和調(diào)試 23
4.1 設(shè)備的安裝 24
表4-1故障及措施 24
6 設(shè)計小結(jié) 24
參考文獻 25
附錄1外文文獻中文翻譯 27
附錄2外文譯文文獻復(fù)印件 34
1.1 概述
目前,畜禽養(yǎng)殖和屠宰在中國的數(shù)量在世界前列。全國有幾十家大型屠宰場,遍布全國的個體屠宰場數(shù)不勝數(shù)。除了每天向市場供應(yīng)幾噸豬肉,這些屠宰場也會伴隨著大量的廢物,如疾病、死鳥、骨頭、羽毛等。如何處理這些廢物是屠宰工廠的頭疼問題。一些屠宰場甚至丟棄這些廢物,污染環(huán)境,造成資源浪費。隨著環(huán)境保護需求的增加和動物蛋白飼料需求的增加,市場迫切需要一種可用于屠宰畜禽的無害化處理,使其成為蛋白質(zhì)飼料設(shè)備。根據(jù)這一要求,設(shè)計了一套畜禽糞便處理設(shè)備?？蓪ν涝淄涝咨a(chǎn)產(chǎn)生的廢棄物進行煮沸、干燥、粉碎,最終形成動物蛋白飼料。這樣可以防止環(huán)境污染,把廢物轉(zhuǎn)化為財富。是一種具有廣闊市場前景的環(huán)保設(shè)備。如何建設(shè)環(huán)境友好型節(jié)約型社會是近年來最為關(guān)注的話題。對中國共產(chǎn)黨中央委員會提出的廢物在2006 1號文件處理的明確要求。相信這種環(huán)保設(shè)備將迎來新一輪的活力。
畜禽廢棄物處理設(shè)備由帶式輸送機、破碎機、蒸發(fā)器、螺旋輸送機、榨油機、粉碎機和旋風(fēng)除塵器組成。其生產(chǎn)工藝為:將禽病、死禽、骨等畜禽廢棄物通過帶式輸送機破碎進入破碎機,變小。將這些團塊煮熟、攪拌、油分離并干燥到烹調(diào)和干燥設(shè)備中,干燥后的產(chǎn)品通過螺旋輸送機輸送到油壓機,以進一步提取油。脫脂后,將產(chǎn)品粉碎成粉碎機,制成肉骨粉的最終產(chǎn)品。肉骨粉是一種可用于家禽和水產(chǎn)品的動物蛋白飼料。
1.2 國內(nèi)的發(fā)展概況
干燥設(shè)備制造業(yè)在中國已經(jīng)走過了20年,從形成、發(fā)展到成熟。數(shù)據(jù)表明1982年,我國只能生產(chǎn)6萬種干燥設(shè)備。2002,中國能生產(chǎn)50萬種干燥設(shè)備。目前,國內(nèi)市場需要常規(guī)干燥設(shè)備和國際市場所需的主要干燥設(shè)備。
隨著市場需求的變化,國內(nèi)大型干燥機行業(yè)的競爭格局已被打破。生產(chǎn)廠家已經(jīng)從幾十家發(fā)展到幾十家,并且產(chǎn)品的技術(shù)水平發(fā)展迅速。與國外產(chǎn)品相比,差距越來越小。在中國,重型干燥設(shè)備行業(yè)的發(fā)展已被世界產(chǎn)業(yè)的高度重視。目前我國的干燥設(shè)備基本上實現(xiàn)了柔性復(fù)合加工。未來,大型組合式復(fù)合干燥加工設(shè)備的發(fā)展方向主要是通過兩臺主機開發(fā)一種復(fù)合加工和干燥設(shè)備,因為需要干燥設(shè)備的加工部件是一批以上的小批量產(chǎn)品。CESS復(fù)雜,輔助時間和處理周期長。整個過程受到干燥設(shè)備的限制,可以完全實現(xiàn)兩個組合加工中心。目前,在中國的烘干機的價格是國外同類產(chǎn)品的一半。另一方面,由于干燥設(shè)備的大型化,大部分干燥機還涉及現(xiàn)場安裝、調(diào)試和售后服務(wù)。因此,對于國內(nèi)用戶來說,選用好的包裝機械設(shè)備生產(chǎn)商才能確保您的設(shè)備運行更可靠,更節(jié)能高效的長時間運行。如今,簡單的價格優(yōu)勢不再明顯。根據(jù)對中國干燥行業(yè)市場前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告,指出干燥設(shè)備企業(yè)需要從價格競爭轉(zhuǎn)向企業(yè)內(nèi)部的工作。強調(diào)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,產(chǎn)品質(zhì)量的提高,核心技術(shù)的掌握和創(chuàng)新,品牌影響力的擴大。當(dāng)然,干燥設(shè)備企業(yè)也需要根據(jù)自己的情況對未來的投入產(chǎn)出比進行科學(xué)的預(yù)測,從而有選擇地進行投資,逐步過渡。
1.3 國外的發(fā)展概況
國外的粉末干燥技術(shù)總體是要比我國先進的,國際粉末干燥企業(yè)擁有多個品牌和優(yōu)良的特性,能夠很好地滿足客戶對粉末干燥機各項性能的要求。當(dāng)今國外干燥技術(shù)的擁有者要在研究:1.如何提高熱利用率,減少污染;2。使干燥器衛(wèi)生,無交叉污染,無菌,3。多功能復(fù)合功能干燥工藝(造粒,藥物包衣),4。具有高附加值和高質(zhì)量干燥功能材料。并且朝著:1.高溫收塵技術(shù);2.超細(xì)粉體(納米和亞微米)干燥;3、在干燥過程中如何控制產(chǎn)品顆粒的結(jié)構(gòu);4.解決環(huán)境、生態(tài)等問題;5.從產(chǎn)品生命周期和干燥工程優(yōu)化的角度,對4個主題的發(fā)展進行了展望。
1.4 本課題設(shè)計的目的
本設(shè)計的目的是檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果而擬定的一個設(shè)計，要求學(xué)生設(shè)計出一種簡單，高效的粉末干燥機器。鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計，畫圖以及創(chuàng)造能力，加深對機械行業(yè)方面的知識的理解。
1.5 工藝的設(shè)計：
工藝流程：
圖1.1 總的工藝流程圖
生產(chǎn)的流水線：
圖1.2 總生產(chǎn)流水圖
1.6 主要的設(shè)備與裝置
表1-3 主要的設(shè)備與裝置
主要設(shè)備介紹：
1水處理設(shè)備
將自來水用于預(yù)處理、脫鹽、殺菌、滅菌前的檢測,生產(chǎn)出合格的純凈飲用水。用水處理設(shè)備使生產(chǎn)使用水最少達到生活用水的標(biāo)準(zhǔn).
2 造粒過篩機
其主要的工作原理是將物料送入粉碎室,再由旋轉(zhuǎn)刀片切割和分級輪轉(zhuǎn)動,粉末通過導(dǎo)向環(huán)進入分級室,并進行粉刷。流入葉片的ER同時受到空氣動力和離心力的影響。由于質(zhì)量大,粉末中的顆粒大于臨界粒徑(分級粒徑)。粒子被拋回到粉碎室并繼續(xù)被粉碎。小于負(fù)壓直徑的顆?？赏ㄟ^負(fù)壓風(fēng)輸運方式通過負(fù)壓送風(fēng)方式送入旋風(fēng)分離器和袋式除塵器。
它是由主機、輔機，電子控制箱這三部分組成。它有風(fēng)選擇、無網(wǎng)、材料尺寸均勻等幾個特點。生產(chǎn)過程連續(xù)進行。
3 粉末干燥機
粉末干燥機廣泛用于米粉、谷物、淀粉、畜禽下腳料等的干燥。還能于化學(xué)工業(yè)、環(huán)醫(yī)學(xué)方面粘性物質(zhì)的干燥。其成品有粉狀、顆粒狀等幾種情況。
工作原理:將滾筒中放入水蒸氣或者導(dǎo)熱油,以幾種方式涂布在滾筒表面,加熱、固化和制革。特殊刮刀將刮掉并送入后續(xù)加工產(chǎn)品。
廣泛的應(yīng)用，使用滾筒干燥的液體材料，必須是移動的、附著力和熱穩(wěn)定性。材料的形態(tài)可分為懸浮液和乳液。溶膠等。道氣供熱介質(zhì)簡單,常用飽和水蒸氣。
2 粉末干燥機特性原理
2.1 粉末干燥機的特點
1熱效率高。除了氣缸蓋端部有少量的熱輻射和熱損失外,絕大部分熱量用于濕部的汽化,熱效率可達70%~80%。
2干燥速率大。干燥過程可以快速的進行
3應(yīng)用范圍廣。用于圓筒干燥的液體材料必需具有流動性、附著力和熱穩(wěn)定性等幾種條件。材料有懸浮液、乳液、溶膠等幾種形態(tài)。
4單機的生產(chǎn)能力受氣缸的大小限制。同樣的設(shè)備處理進料液的能力也受到很多相關(guān)的影響。
5氣體加熱介質(zhì)很簡單。熱水能作為介質(zhì);一般不使用過熱蒸汽或煙霧。
6刮刀容易受到磨損,使用周期較短。油缸腐蝕和刮刀腐蝕后,很難對缸體進行修復(fù)。粉末干燥器的基本原理
2.2 粉末干燥機的基本原理
材料液體的表面張力是液肽分子和分類液肽分子之間的引力，粘附力是液體與金屬氣缸壁之間不同分子的吸引力。當(dāng)粘附力大于表面張力時，形成薄膜。表面張力接近水，干燥時可獲得較高的產(chǎn)量。材料的粘度和液體流動的內(nèi)摩擦有關(guān)，與材料的流動性成反比。因此，當(dāng)液體粘度過高時，應(yīng)增加溫度以降低粘度。此外，墻體材料在表面有不同的吸附力，也影響材料。下壁溫度更容易附著在材料上,氣缸速度更快,線速度高,材料容易附著。在實際生產(chǎn)中,滾筒干燥機的成膜通常是通過薄膜或膜厚控制器來實現(xiàn)的。附著在氣缸壁壁上的干燥特性與液體的物理性質(zhì)有關(guān)。均勻液體的干燥是在溶劑氣化和溶質(zhì)在圓筒壁上結(jié)晶時所形成的固體膜。乳液干燥和乳液的干燥具有顆粒分散和顆粒自由能大的特點,在溶劑蒸發(fā)或破乳脫水過程中,顆粒沉積在壁面上以形成固體膜。材料膜的厚度,在膜的形成過程中,在氣缸壁上干燥。
干燥過程中的傳熱傳質(zhì):圓筒表面膜干燥的原理是因為氣缸和材料膜傳熱壁的熱阻，形成溫度梯度。管內(nèi)的傳熱傳遞到材料的膜和膜上，這是由壓痕效應(yīng)引起的。浸沒在漿體中的氣缸壁的成膜區(qū)域被預(yù)熱,蒸發(fā)效果不明顯。當(dāng)薄膜與材料隨著膜中含水率的降低，干燥年齡減小，蒸發(fā)率顯著降低。
2.3 粉末干燥機的分類
根據(jù)干燥機的結(jié)構(gòu)不同,可分成單滾筒干燥機、雙滾筒干燥機和多滾筒干燥機三種。此外,它可以分為兩種形式:大氣壓力和減壓根據(jù)操作壓力。(1)單滾筒干燥器用于干燥液體或稀釋泥漿。涂層方式通常為浸沒或飛濺型。筒體采用鑄鐵或鋼板焊接,管內(nèi)加熱介質(zhì)進出。填料密封的入口頭結(jié)構(gòu)、管內(nèi)冷凝水、虹吸管、管內(nèi)蒸汽壓力與排水閥之間的壓力差,使管內(nèi)連續(xù)放熱。(2)雙滾筒干燥機通過不同的布膜位置的,將其分為輥型和槽型兩種。(3)多管式干燥機,多管式干燥機用于帶材干燥。和液體物料干燥進料和出料方式完全不同。除了干燥帶材外,除了控制濕含量之外,還需要控制形狀的變化。因此,在輸送過程中,滾子用于減小阻力,并且壁被拉伸變型。
2.4 干燥設(shè)備的改進發(fā)展
改善物料在設(shè)備中的流動過程。例如，空氣干燥機，從直接空氣干燥到脈沖空氣，在脈沖空氣作用下加速干燥粒子，并加強熱量和傳質(zhì)過程。
增加輔料,改善干燥機運行,擴大干燥設(shè)備的范圍。在氣流干燥機的氣流中,加入分散劑,將空氣干燥機作用于，干燥分散性差的一些濕物料。
在流化床的干燥機中，為了提高運行性能而增加了一些輔助設(shè)備。在雙層的流化床的上部分增加了松散的擺動材料。當(dāng)流化床運行時，松散材料將會擺動和疏松材料以避免死床的形成，從而改善流化床的特性。在臥式多室流化床的第一個腔室中，加入攪拌裝置來分散冷凝的濕材料，排除流化床上的大顆粒。
3 粉末干燥機的計算
3.1粉末干燥機的條件參數(shù)
產(chǎn)量為1000t每天。
干燥中物料的一些性質(zhì)和相關(guān)的操作條件：將料液濕含量定為=77%，其密度為=1.37/cm
干燥為粉末狀的產(chǎn)品，刮料點位置的濕含量=6.5%，堆積的密度=0.75/cm，
設(shè)物料的比熱容為=1.575KJ/(kgC)。
進料處料溫為=94度,進料刮點處料液的溫為=84度。
加熱介質(zhì)為P= 0.38 MPa,最大運型壓力P<0.48 MPa。
蒸發(fā)的強度為Rm =35.5kg/(h)，設(shè)干燥停留的時間為=22.7s,轉(zhuǎn)速為=2.4/min。
輸送的距離為Ls=5.5m，停留時間為>= 250s。
3.2 干燥機相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算
3.2.1 物料產(chǎn)生的熱量計算
==114.7kg/h。
蒸發(fā)出的水量W===248.8kg/h。
料液的處理速率：=W+=248.8+114.7=363.7kg/h。
干燥機工作時產(chǎn)生的熱負(fù)荷：
Qm=0.268(W+)=1.171W。
干燥機的總熱負(fù)荷，設(shè)其熱效率m=0.746。Qh=W。水蒸氣的消耗量可以通過查閱相關(guān)手冊得出P=0.39MPa蒸氣的tL= 152.7C度，iH=2748kl/kg ,Cl=4.175kl/kgC。
取蒸氣利用系數(shù)=0.79。GW==315.2kg/h
3.2.2 干燥機的干燥尺寸的相關(guān)計算:
干燥面積的計算：計算出面積為===8.3
筒長度和直徑的計算：干燥筒的內(nèi)料膜有效干燥弧面角為，設(shè)取筒體的長脛比為1,1.5,2
查閱相關(guān)手冊得出公式D=當(dāng)1.5時 D=1.425m,L=2.257m,
設(shè)1.5時D=1517mm,L=2410mm
3.2.3 干燥機功率的計算:
筒的驅(qū)動狀態(tài)功耗主要是因為刮板、進料軸密封、支承阻力
(1) 刮刀作用力矩的確定：擬定將設(shè)計分為4組，刮刀頂緊力取=3N/mm，接觸到桶體的長度為LD=。固態(tài)膜剝離出筒壁時所受到的作用力=2.5N/mm ,刮刀取型號Q235c的材料 ，筒體材料取型號Q235A的材料，刮刀與筒體間的摩擦系數(shù)為=0.146 .計算出滾筒的阻力矩為=（P+Pd）R=
max=
(2) 蒸汽進氣管內(nèi)外直徑計算及進氣封頭填料函的內(nèi)外力矩計算
蒸汽體積取自正常操作壓力下的蒸汽狀態(tài)，P=大氣壓，=150.1, 設(shè)是飽和蒸汽壓密度=2. 618kg/Vh ==3.318 冷凝液排除管取直徑252.4的鋼管，ds=2.4cm。飽和蒸氣的流速WH=21.5m/s。
蒸汽管道內(nèi)徑的計算，Dh==0.0542m取的管。填料室的外徑D=61+=81mm.取填料室軸向的長度H=mm.計算填料函的結(jié)構(gòu)尺寸：選用的優(yōu)質(zhì)石棉作為填料。
(3) 螺旋輸送干燥機功率Ns的計算：
輸送的距離，LS=4m取輸送量Q==114.6kg/h ，假設(shè)物料無磨蝕性，取阻力的系數(shù)=1.15備用阻力系數(shù)取K=1.22 計算公式==KW
(4) 在未確定氣缸厚度等參數(shù)之前,在設(shè)備重量和刮刀力共同作用下,在滾子兩端的摩擦力矩M3由滾輪的拖動力矩的4%。
(5)功率=轉(zhuǎn)速：正常下為2.25r/min ,取整為3r/min。鏈與鏈之間傳動效率：=0 .92
通過計算筒的直徑，長度和轉(zhuǎn)速的估計驅(qū)動軸功率范圍可設(shè)定為：
（m=1）=0.15-0.362 =Kw
當(dāng)n=2r/min：==
（0．752-1.757Kw）
當(dāng)n=3r/min：=（1.152-2.647）kW 取=1.772 Kw
(6) 設(shè)計電動機的功率與型號的計算
功率的計算：
設(shè)減速傳遞裝置為3級，
設(shè)總功率的最低值為：==0.795 取儲備的系數(shù)K=1.4
計算電動機的功率：Nd===3.35 kW 電動機選取用型號為Y132M1-6電動機，其性能參數(shù)：=950r/min ND=4 kW
模的計算：查閱相關(guān)書籍的要求，模數(shù)應(yīng)選擇在 m=(0.007-0.2)A范圍內(nèi)之間。本次設(shè)計取0,015 A=12.098 mm 并根據(jù)GB1357-87的標(biāo)準(zhǔn)取m=12mm 。
依照機械方面的相關(guān)手冊計算齒輪的尺寸參數(shù)
表3-1 圓柱齒輪參數(shù)
（7）鏈的傳動結(jié)構(gòu)和輸送裝置間的相關(guān)參數(shù)計算：
設(shè)漿的轉(zhuǎn)速=(即=),
當(dāng)=2r/min時，螺距s=.
當(dāng)=3r/min時，s=考慮到物料在上的停留時間要滿足，那么可以以為基準(zhǔn)，取螺距s=0.15,則當(dāng)筒的轉(zhuǎn)速為=2r/min 操作時可以停留的時間為：=400s，當(dāng)=3r/min操作時可以停留的時間為：=266.6s
取裝料系數(shù)，水平輸送時，c=1.0
物料輸送量==0.889kg/r 密度=0.8g/=815kg/
D =
取整D =0.16m 。
傳動鏈輪尺寸的計算：單排鏈輪傳動用于螺桿干燥機的傳動。驅(qū)動鏈輪安裝在干燥機的軸端。速度是滾輪的速度，而小鏈輪安裝在螺旋干燥器的主動端上，所以驅(qū)動是由加速度驅(qū)動的。根據(jù)設(shè)計要求，螺旋烘干機的轉(zhuǎn)速是滾筒轉(zhuǎn)速的2倍，與I4=2相比，其鏈傳動的轉(zhuǎn)速和參數(shù)和幾何尺寸是根據(jù)機械設(shè)計手冊的計算。鏈傳動的相關(guān)參數(shù)如下。
表3-2 鏈傳動的參數(shù)
3.2.5 筒的強度與剛度計算
圖3.1 筒軸向截面尺寸圖
圖3.2 Y軸方向受力分布圖
圖3.3 X軸方向受力分布圖
（1）根據(jù)筒體長度的計算和傳動裝置直徑的大小、深度刮刀在填料函中的位置以及減速驅(qū)動和鋪設(shè),確定氣缸組件承受外力的位置。首先從滾筒的軸向和徑向位置出發(fā),可以建立滾筒部件的力。。
(2) 計算作用力時的確定，應(yīng)該以實際中電動機功率做來確定筒組件的受力參數(shù)。
依據(jù)電動機的最大功率計算。傳動時大齒輪在主動端的作用力：
大齒輪的扭矩：
=
圓周力：
徑向力：
徑向分力：
垂直分力：
輸送干燥器的鏈傳動在主動軸端時所作用的力
輸出時的功率為：
傳遞時扭矩為：
鏈條工作時的拉力為：
徑向的作用力為：
水平徑向的分力為：
垂直徑向的分力為：
滾子的相關(guān)組件的重量的計算，滾子軸承的反作用力,并且可以預(yù)先估計滾子組件的重力
筒體壁厚的計算
端蓋部分的計算：設(shè)兩側(cè)的重量一致。中心點在筒體兩端 =
由電機的真實功率可以得出,D能作為鏟運機,通過消除葉片對氣缸的最大輸入功率,消除填料函消耗的負(fù)載、軸承阻力和輸出功率,來減小氣缸的摩擦力。
填料函阻力矩：=
大鏈輪扭矩： =8452
軸承摩擦力矩：設(shè)A+ B=0.05max..
刮刀最大阻力:
max=
刮刀頂緊力:
次種條件下,單位長度頂緊力:
是=3N/mm的16.6倍.
氣缸徑向力的計算：
水平分力：
垂直分力:
主動軸支坐反力與作用力計算:
支座反力：是垂直分力.
RAx是水平分力
支座反最大力為:
作用力方向:
從動軸支座反力與作用力計算:
支座反力：RB=RB 垂直分力
設(shè)水平分力RBx,
支坐反力最大為:
RB =
作用力方向:
根據(jù)電機的功率,當(dāng)軸承設(shè)計時，支承反力可作為最大載荷，驅(qū)動端大于主動端。這可以是基礎(chǔ)?；瑒虞S承可根據(jù)力的方向選擇。
(4) 滾筒的危險截面的彎矩、扭矩和等效彎矩計算根據(jù)單滾筒的應(yīng)力分析,部分大型設(shè)備安裝中心端軸危險截面的活躍,活躍的部分端軸承中心和附近的部分連接氣缸和端蓋的一部分,其他部分無需計算。
在大齒輪處的軸斷面之間的彎矩：
=14425
其扭矩為：
其當(dāng)量彎矩為：
在主動端軸承處的軸斷面間的彎矩：
=
其扭矩為：
（在本式當(dāng)中，）
其當(dāng)量彎矩為：
筒體的側(cè)斷面彎矩為：
式中 為筒體斷面危險零界點時垂直方向的彎矩
筒體斷面危險零界點時水平方向的彎矩
得
扭矩為（本式中是B支撐時的阻力矩）
通過支座阻力矩的計算結(jié)果可得
Mk5=
當(dāng)量彎矩為：
(5) 筒組件中各危險零界點斷面的壁厚計算和直徑的確定
筒的壁厚應(yīng)滿足相應(yīng)的強度要求。
=
式子中的Sp 為當(dāng)筒體承受壓力大小為P時所需的最小壁厚。
SP=mm
設(shè)P為最大的工作壓力時的1.05倍；
P=1.05P=1.050.49=0.514Mp;
式中所示符號的含義如下：
：當(dāng)筒采用型號為Q235A的鋼板，在溫度時的應(yīng)力112MPa;
：為焊縫系數(shù)，本次設(shè)計取=0.8;
D ：表示筒體外徑，取得D=1500 mm;
SM ：筒體的最小壁厚當(dāng)承受當(dāng)量彎矩時；
壁厚的計算：
筒體的壁厚設(shè)計：
設(shè)計取14mm。
當(dāng)設(shè)置軸承支承段的軸直徑時考慮到B的驅(qū)動端軸上支承軸承的軸徑達到基本剛度要求，取得= 0.11d= 170mm,危險斷面零界點內(nèi)經(jīng)的計算。
端蓋厚度的設(shè)計選用材質(zhì)為型號HT250的鑄鐵，端蓋的部分設(shè)計是與氣缸結(jié)合一起計算設(shè)計的：
mm
結(jié)合環(huán)境的腐蝕和質(zhì)量的影響，計算設(shè)計出最小壁厚
=25mm
圖3.7 端蓋
3.2.6 密封罩和排氣管的相關(guān)參數(shù)計算
（1）設(shè)計時的跟據(jù)：
干燥機工作時蒸發(fā)水量為W=249kg/h 工廠環(huán)境的平均氣溫=
下雨時的相對濕度最大為。
干燥機的密封罩內(nèi)的平均空氣溫度在——之間。設(shè)取相對濕度。。
（2）空氣對流量的計算：
當(dāng)時濕含量為
當(dāng)時濕含量為
干空氣的量：
環(huán)境中空氣的量：
密封罩頂部濕氣體重的流量為：
密封罩頂部濕氣體體積的流量為：
密封罩頂部濕氣體的密度為：
（3）排氣管徑的計算：
當(dāng)Kb=1.4,引風(fēng)的風(fēng)速為
取得D=0.38m。
（4） 引風(fēng)機的選擇
當(dāng)引風(fēng)時體積流量為Vb=4000，排氣管的直徑為D=0.4米,選擇合適的引風(fēng)機
引風(fēng)機應(yīng)具備的相關(guān)性能：
轉(zhuǎn)速應(yīng)達到n=2900r/min
風(fēng)量為Q=5110
選擇型號為Y802-2的電動機
電機功率為：N=1.2kW
4 設(shè)備的安裝和調(diào)試
4.1 設(shè)備的安裝
機器的安裝應(yīng)在粉碎過程和軋制過程之間。對于蒸汽加熱，應(yīng)在閥門之前安裝壓力安全閥(P0.4MPa)。例如，傳熱油用于加熱閥門，而安全的回流管與進口閥之前的閥門并聯(lián)安裝。管道的路徑不小于進油管道。安裝完成后，需要:
1.設(shè)備必須穩(wěn)定，在空轉(zhuǎn)時不能移動。
2.組裝后，零件之間不會有任何干擾。它可以正常工作和自由切換。
3.當(dāng)齒輪精確屏蔽時，兩個滾輪平行，并與滾動環(huán)精確接觸，在同一直線上沒有接觸點。
4.每一次收購都應(yīng)該是正確的。將金屬軟管安裝在蒸汽進氣管和冷凝器出口管外，應(yīng)放松，5.不要承受管道的重量和壓力。
6.設(shè)備怠速時應(yīng)正常，無噪聲或劇烈振動。
7.確保滾輪與滾圈、齒輪、齒輪環(huán)、齒輪、滾環(huán)之間的線接觸面長度占總長度的85%以上。4.2 可能會出現(xiàn)故障和對應(yīng)的解決方案
表4-1故障及措施
6 設(shè)計小結(jié)
這個設(shè)計對我來說，是很難完成的，整個設(shè)計所花的時間很長，我在閱讀材料的過程中，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)自己的缺點，也是很有收獲的。老師和許多未知的研究人員曾做過相同的設(shè)計,并對我提供了很大的幫助，在這里,首先表示我真誠的感謝。
這個畢業(yè)設(shè)計意義重大。在干燥設(shè)備中要考慮各種問題，在圖紙過程中容易出現(xiàn)的問題，以及圖紙上各種標(biāo)準(zhǔn)零件的繪制方法。這些經(jīng)歷不僅給了我們相應(yīng)行業(yè)的第一次體驗，也讓我們明白了自身存在的不足，同時也讓我們思考如何彌補自己的不足。這些都是很寶貴的，盡管老師的悉心指導(dǎo)和學(xué)生的熱情幫助，但設(shè)計肯定會有很多缺點。我希望你的老師會糾正他們。希望這一系列的事情能在后來者的手中得到更好的改善。
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35
附錄
附錄1外文文獻中文翻譯
附錄2外文譯文文獻復(fù)印件
柔性絲狀粒子在回轉(zhuǎn)干燥器中傳熱傳質(zhì)的實驗研究
摘要
對柔性絲狀粒子的傳熱傳質(zhì)進行了實驗研究。結(jié)果表明，DRM壁的溫度對旋轉(zhuǎn)干燥器中顆粒的傳熱傳質(zhì)有明顯的影響，隨著干壁溫度的升高，切梗顆粒的溫度顯著升高，而鉬含量急劇下降。在預(yù)熱干燥階段和恒定干燥速率周期內(nèi)，轉(zhuǎn)速對顆粒溫度的影響較小，顆粒的含水量隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。隨著氣流溫度的升高，顆粒溫度升高，水分蒸發(fā)速率增加，最終鉬含量降低。在恒定干燥速率期間，隨著干燥速度的增加，部分節(jié)段的溫度降低，而在干涸速率期間增加。隨著氣流速度的增加，含水率顯著降低。
關(guān)鍵詞：柔性絲狀粒子，傳熱，傳質(zhì)，實驗方法。
介紹
顆粒顆粒松散地堆積在氣相或液相中，廣泛存在于化工、水泥、石灰、煤、面粉、醫(yī)藥、陶瓷、能源、食品等工業(yè)領(lǐng)域。消耗大量的能量使其成為粒狀粒子制造過程中最耗能的操作之一。干燥是通過熱處理從材料中除去水分的常用方法之一（1）。在30~50℃的儲存溫度范圍內(nèi)開始發(fā)生內(nèi)部自加熱。采用二階偏微分方程研究容器內(nèi)瞬態(tài)溫度分布（2）。它可以被描述為一種重要的工業(yè)保存方式，其中食物和農(nóng)產(chǎn)品的含水量和活性降低，以最小化生化、化學(xué)和微生物劣化。此外，在干燥過程中，物料和氣流之間總是發(fā)生傳熱傳質(zhì)，在干燥過程中起著極其重要的作用。干燥過程通常受物料顆粒狀態(tài)、表面蒸發(fā)速率和內(nèi)部水分?jǐn)U散速率的影響。此外，許多典型的干燥設(shè)備，例如固定床干燥器、流化床干燥器、旋轉(zhuǎn)干燥器和微波干燥器已經(jīng)被用于在許多嘗試中處理顆粒。通過實驗和數(shù)值方法，研究了旋轉(zhuǎn)干燥器中物料與氣流、物料和轉(zhuǎn)鼓之間的傳熱傳質(zhì)問題。MykLeSTAD首先預(yù)測整個干燥過程中顆粒的產(chǎn)品水分含量，其基于干燥氣流的溫度、顆粒的初始含水量和產(chǎn)品進料速率。采用傳熱傳質(zhì)方程研究了木材顆粒的含水率和溫度。用阿倫尼烏斯方程計算了顆粒溫度與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系
然而，干燥器的不同部位的柔性絲狀顆粒在不同的溫度下被加熱，這可以提高工藝的效率和材料的質(zhì)量。研究了柔性絲狀粒子在旋轉(zhuǎn)干燥器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程。并對不同操作條件下的干燥結(jié)果進行了預(yù)測，并分析了旋轉(zhuǎn)干燥器中顆粒的溫度和濕度和氣流的變化情況。提出了顆粒間的流動是固定的，氣相的傳熱可以忽略不計的熱粒子動力學(xué)模型。Sharples建立了一個研究干燥過程的模型，并將旋轉(zhuǎn)式干燥機描述為三個階段，預(yù)熱、恒速干燥和還原率[12 ]。對谷子干燥動力學(xué)的實驗結(jié)果表明，隨著溫度的升高和干燥介質(zhì)的流速的增加，干燥速率顯著增加，而隨著固體滯留率的增加而降低。概述了新興的和創(chuàng)新的熱干燥技術(shù)，這是商業(yè)化工業(yè)開發(fā)的潛力。
雖然已經(jīng)做了大量的工作在旋轉(zhuǎn)式干燥器，仍然缺乏科學(xué)和適當(dāng)?shù)男畔Ω稍镄袨榈娜嵝越z狀顆粒。旋轉(zhuǎn)干燥器的傳熱主要有顆粒-鼓壁、顆粒-氣體流、顆粒-顆粒和顆粒與氣流之間的傳質(zhì)。因此，在旋轉(zhuǎn)式干燥器中，根據(jù)滾筒壁溫、轉(zhuǎn)速、氣流溫度和速度等操作參數(shù)，對旋轉(zhuǎn)干燥器中的運動顆粒的水分含量和溫度進行了實驗研究。
材料與實驗方法
2.1。材料性能
利用旋轉(zhuǎn)式干燥機對柔性絲狀顆粒進行干燥實驗，將本研究所涵蓋的實驗參數(shù)列于表1中。本文采用切割莖作為實驗材料，由于其結(jié)構(gòu)具有較大的長寬比而被認(rèn)為是柔性絲狀粒子。這種方法利用了閥桿顆粒物理特性，因此提供了一些優(yōu)于經(jīng)驗關(guān)系的優(yōu)點和便利性，如圖1所示。切梗的長度、寬度和厚度分別為14mm、1mm和0.1mm。切割莖顆粒被儲存在氣密容器中，以保持在本實驗中所有實驗中水分含量的均勻性。
Table 1: Experimental parameters presented in this paper
Properties
Value
Length of dryer, mm
570
Diameter, mm
330
Height of flights, mm
40
Number of flights
4
Plot ratio of particles
18.60%
Initial moisture content of particles , kg/kg
21%
Drying time, s
840
Fig.1: Experimental material.
2.2。實驗方法
實驗裝置包括溫度控制系統(tǒng)、氣體流量系統(tǒng)和滾筒系統(tǒng)三部分。采用油浴法對轉(zhuǎn)鼓壁進行加熱。氣流從外部壓縮，然后被加熱到期望的溫度，然后通過空氣分配板提供給旋轉(zhuǎn)鼓。旋轉(zhuǎn)干燥器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。在干燥過程中，切斷閥桿顆粒。將約5g的干梗顆粒樣品以一定的時間間隔從旋轉(zhuǎn)式干燥機中鏟出，同時用紅外輻射溫度計對溫度進行測試。另外，儲存在密閉容器中，在對流空氣烘箱中干燥前稱重2h，在100oC±2oC.
實驗操作條件
表2示出了在旋轉(zhuǎn)干燥器中使用的實驗參數(shù)和操作條件的范圍。氣體流量由速度調(diào)節(jié)器控制。
Table 2: Experimental operating conditions in present study
Conditions
Value
Temperature of drum wall, oC
70, 85, 100, 115, 130
Rotational speed, r/min
8, 10, 12
Temperature of gas flow, oC
70, 90, 110
Velocity of gas flow, m/s
0.1, 0.2, 0.3, 0.4
結(jié)果與討論
圖中討論了不同操作條件對截梗顆粒傳熱傳質(zhì)的影響，如鼓壁溫度、旋轉(zhuǎn)速度、溫度和氣流速度。對干燥過程中顆粒的水分和溫度進行了分析。
旋轉(zhuǎn)式干燥機的工作溫度通常低于150°C〔15〕。在干燥過程中，滾筒壁的溫度對干梗顆粒的傳熱和傳質(zhì)起著重要的作用，在這項研究中測試了70～130℃之間的變化。因此，圖3（a）和（b）示出了顆粒在干燥時間方面的含水量和溫度。結(jié)果表明，干燥初期顆粒的溫度明顯升高，是由于顆粒與鼓壁之間的直接接觸所致。結(jié)果表明，隨著滾筒壁溫的升高，截梗顆粒的溫度顯著升高，含水率顯著降低。在70℃的鼓壁溫度條件下，顆粒在預(yù)熱階段的水分含量僅下降1%，而在130oC下下降3.5%。滾筒壁與顆粒之間的導(dǎo)熱性幾乎可以用來提高顆粒的溫度，因此水分含量略有下降。由于接觸時間的增加，顆粒和氣流之間的對流傳熱和傳質(zhì)明顯發(fā)生在恒定的干燥速率階段。此外，表面水分的蒸發(fā)
結(jié)果表明，干梗顆粒內(nèi)部和外部產(chǎn)生水分梯度和溫度梯度，從而加速了水分從內(nèi)部向外部的轉(zhuǎn)移，相反，溫度在那個時期保持穩(wěn)定。
圖3：滾筒壁不同溫度下截梗顆粒的含水率和溫度。
結(jié)果表明，隨著滾筒壁溫的升高，恒速干燥時間縮短。在70℃條件下，顆粒停留在680℃，溫度保持在約49℃。然而，圖3（a）和（b）表明，當(dāng)滾筒壁溫度升高到130oC時，恒定干燥速率周期的時間約為90℃，并且顆粒的溫度保持在71oC。隨著滾筒壁溫的升高，含水率顯著降低，干燥速率也顯著增加。干燥過程中水分含量緩慢下降，同時由于水分含量低，顆粒溫度顯著升高。在115oC和130oC條件下，可以明顯地觀察到各干燥速率的變化特征，最終水分含量分別為1.46%和0.71%。在一定條件下，顆粒在不同干燥條件下可能保持不同的干燥速率周期。
旋轉(zhuǎn)速度對旋轉(zhuǎn)干燥器中顆粒的運動有影響。切桿顆粒的均勻圓周運動受飛行的影響。在圖三（a）和（b）所示的實驗中研究了干桿顆粒上的傳熱傳質(zhì)，以及旋轉(zhuǎn)干燥器在4種轉(zhuǎn)速下的含水量和溫度曲線，其值為8r/min、10r/min和12r/min。結(jié)果表明，在預(yù)熱干燥階段和恒定干燥速率階段，轉(zhuǎn)速對顆粒溫度影響不大。此外，隨著轉(zhuǎn)速的增加，分布和加熱面更加均勻。根據(jù)顆粒與氣流之間較大的接觸面積，更多的表面水分被蒸發(fā)，因此干燥速率快速增加，并且恒定干燥速率周期的時間短。隨著干燥速度的增加，顆粒的干燥速率和含水率均降低，顆粒溫度迅速升高。
（a）
（b）
圖4：不同轉(zhuǎn)速下梗粒的含水量和溫度。
圖4（a）和（b）表明，當(dāng)轉(zhuǎn)速為8r/min時，顆粒達到干燥后的下降干燥速率周期，在10r/min的條件下干燥540S，在12r/min的條件下干燥400秒，在滯后干燥速率期，水分含量略有下降，C。顆粒與氣流、顆粒和顆粒之間的傳質(zhì)很小，通過對流傳熱和導(dǎo)熱獲得的熱量用來提高溫度。氣流對顆粒的對流傳熱和傳質(zhì)起著關(guān)鍵作用。一方面，可以利用氣體系統(tǒng)來補充加熱面積，從而增加干燥能量。另一方面，水蒸氣可以通過氣流從旋轉(zhuǎn)式干燥器中有效地取出。不同的氣流溫度對水分蒸發(fā)速率有顯著影響。因此，如圖5（a）和（b）所示，在不同的氣流溫度70℃、90oC和110℃下，在干莖顆粒上的傳熱和傳質(zhì)。溫度曲線表明，顆粒的溫度隨著氣流溫度的升高而增大。顆粒在旋轉(zhuǎn)式干燥器中連續(xù)地輸送和滴下。隨著氣流溫度的降低，顆粒與氣流之間的對流熱流率降低，導(dǎo)致顆粒在預(yù)熱干燥期間顆粒溫度緩慢升高。在70℃條件下，840℃干燥后的干莖顆粒仍保持在恒定的干燥速率期，而其它兩種條件下的顆粒在干燥700℃后達到下降干燥速率，而水分蒸發(fā)速率增加，最終水分含量下降。隨著氣流溫度的升高，顆粒在三種條件下的最終含水率分別為8.88%、6.86%和4.88%。
（a）
（b）
圖5：不同氣流溫度下截梗顆粒的含水率和溫度。
圖6（a）和（b）示出了在不同氣流速度下顆粒的含水量和溫度的結(jié)果，其值分別為0.1M/s、0.2M/s、0.3M/s和0.4M/s。在預(yù)熱干燥階段，氣流速度對截梗顆粒的溫度和水分含量有一定的影響。在恒定的干燥速率期間，增加氣流速度可以加強顆粒間的對流傳熱和傳質(zhì)和氣體流動，水蒸發(fā)速率也大大增加。因此，通過熱傳遞得到的熱量被蒸發(fā)，從而導(dǎo)致顆粒溫度略微增加，干燥速率顯著增加。這四種條件的最終水分含量分別為10.05%、7.19%、5.16%和4.39%，顆粒的溫度從78oC變化到83oC。這四種條件下的干莖顆粒在干燥880℃后保持在恒定的干燥速率階段，而且可以清楚地看出氣流速度對傳熱的影響不大，對傳質(zhì)有顯著影響。
4結(jié)論
本研究以旋轉(zhuǎn)式干燥機為研究對象，對柔性絲狀顆粒的傳熱傳質(zhì)過程進行了一系列干燥實驗。實驗研究了在不同條件下，滾筒壁溫度、旋轉(zhuǎn)速度、溫度和氣流速度等參數(shù)對截梗顆粒含水率和溫度的影響。截梗顆粒的溫度隨著鼓壁溫度的升高而顯著增加，而含水率顯著降低。在預(yù)熱干燥階段和恒定干燥速率周期內(nèi)，轉(zhuǎn)速對顆粒溫度的影響較小，顆粒的含水量隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。隨著氣流溫度的升高，顆粒溫度升高，水分蒸發(fā)速率增加，最終含水率降低。
在恒定干燥速率期間，顆粒的溫度隨著氣流速度的增加而降低，而在下降干燥速率期間增加。隨著氣流速度的增加，含水率顯著降低。文中提出的結(jié)果也可供工業(yè)應(yīng)用。隨著干燥長度的增加，還可嘗試更多的實驗方法來測試溫度和水分含量，在不同的溫度和水分條件下，柔性絲狀粒子的有效導(dǎo)熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)仍需進一步提高。
(a)
(b)
致謝
從對中國國家煙草公司鄭州煙草研究院煙草加工技術(shù)重點實驗室的財政支持和中國國家自然科學(xué)基金重大項目（批準(zhǔn)號：51390492）真誠地承認(rèn)。
International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering, V0l. 90 (2015) DOI: 10.7763/IPCBEE. 2015. V90. 2
Experimental Study on Heat and Mass Transfer of Flexible Filamentous Particles in a Rotary Dryer
Conghui Gu 1, Bin Li 2, Kaili Liu 2, Zhulin Yuan 1+, Wenqi Zhong 1
1 Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education, Southeast University,
Nanjing 210096, China
2 Key Laboratory of Tobacco Processing Technology, Zhengzhou Tobacco Research Institute of China
National Tobacco Corporation, Zhengzhou 450001, China
Abstract. The effects of temperature of dru m wall, rotational speed, temperature and velocity of gas flow
on heat and mass transfer of flexible filamentous particles are experimentally studied. Results showed that temperature of dru m wall had an apparent influence on the heat and mass transfer of particles in a rotary dryer, and the temperature of cut stem particles significantly increased with increase in temperature of dru m wall, while the mo isture content sharply decreased. The rotational speed has little effect on temperature of particles during preheating drying period and constant drying rate period, and moisture content of particles decrease with the increase of rotational speed. Temperature of particles increased, rate of water evaporation increased and the final mo isture content decreased with the increasing of temp erature of gas flow. Temperature of part icles decreased with the increasing of velocity of gas flow during the constant drying rate period, wh ile increased during falling dry ing rate period. The moisture content significantly decreased with the increasing of velocity of gas flow.
Keywords: Flexible filamentous particles, heat transfer, mass transfer, experimental method .
1. Introduction
Granular particles are loosely piled in gas or fluid phase, which widely exist in the fields of chemical, cement, lime, coal, flour, pharmaceuticals, ceramics, energy, and food industries. Consumption of a large amount of energy makes it one of the most energy intensive operations in the granular particle manufacturing process. Drying is one of the main methods that generally used to store food by removing the moisture from material through thermal treatment [1]. Internal self-heating starts to take place at storage temperature range from 30oC to 50oC. A second order partial differential equation was used to investigate transient temperature distribution within a container [2]. It can be described as an important industrial preservation way where water content and activity of food and agricultural products are decreased to minimize biochemical, chemical, and microbiological deterioration [3]. Furthermore, heat and mass transfer always occur between material and gas flow while drying, and play an extremely important role on the drying process [4], [5]. Drying process is usually effected by the state of material particles, vaporization rate of surface and internal moisture diffusion rate. In addition, much typical drying equipment, for example, fixed bed dryers, fluidized bed dryers, rotary dryers and microwave dryers have been used to deal with particles in many attempts . Several researchers have figured out investigations on heat and mass transfer between material and gas flow, material and rotary drum in a rotary dryer by experimental