小型太陽能熱風油菜籽循環(huán)干燥設備試驗研究及模擬優(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等的生產提供主要原料，是具有較高經濟價值及發(fā)展?jié)摿Φ挠土献魑?。新收油菜籽具有含水率高，吸濕性強且不易散熱等特點，收獲時節(jié)潮濕的環(huán)境氣候極易導致油菜籽霉變、酸敗等現象，造成了嚴重損失。目前我國油菜籽干燥作業(yè)機械化水平較低，大部分農戶仍采用傳統(tǒng)攤曬方式，不僅費時費工，而且干燥時雜質（灰塵、土壤、沙石、昆蟲等）的混入，直接影響油菜籽的品質。針對以上問題，應選擇更加合理的機械干燥方式。機械干燥具有

2、處理能力強，空間利用率高，干燥效率及品質高等優(yōu)點，并可有效降低落地損失。根據我國農村生產實際需要，結合目前全球化石能源匱乏現狀，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。設備所供給的太陽能熱風具有清潔衛(wèi)生，節(jié)能環(huán)保，成本低廉等優(yōu)勢。
　　為進一步滿足油菜籽干燥過程中低能耗高效率的要求，設計研制了一種小型太陽能熱風油菜籽循環(huán)干燥設備。以此設備作為研究對象進行油菜籽干燥試驗，結合試驗結果對干燥設備關鍵部件太陽能集熱器內部

3、流場分布進行數值模擬，主要研究內容和結論如下:
　　以油菜籽為干燥對象進行試驗，研究干燥室進口熱風風速（2rn/s-5m/s）、篩網葉輪轉速(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，分析得出干燥室進口風速及物料循環(huán)速率對結果均存在一定影響，而不同篩網葉輪轉速下干燥曲線無明顯變化。當風速達到4-5m/s，物料循環(huán)速率為700-800kg/h，篩網葉輪葉片轉速保持在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果。
　　根據單因素試驗結果，為探究設備最優(yōu)工藝參數組合，選取進口風速、物料循環(huán)速率、集熱方式三個試驗因素進行正交試驗研究，以干燥速率作為評價指標，可得對該指標影響的主次順序依次為:集熱方式、進口風速、物料循環(huán)速率。設備運行最優(yōu)參數組合為:選取波紋型太陽能集熱器，干燥室進口風速為5m/s，篩網葉輪轉速為50r/min，物料循環(huán)速率為800kg/h，對此條件下干燥曲線進行

5、擬合獲得干燥特性方程數學模型。
　　運用CFD技術對干燥設備關鍵部件Ⅴ型肋片集熱器及波紋板太陽能集熱器內部溫度分布及流線分布進行數值模擬分析，結果顯示兩種集熱器內部均存在空氣溫度分布不均勻的現象。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，出現通風死區(qū)。波紋型集熱器左上角出現紅色高溫區(qū)域，該處空氣流速較低，產生的熱損失較大。當外界空氣自進風口進入集熱器內部時，瞬間流速產生了大幅降低，這對對流換熱過程產生了較大影響，為解決以

6、上問題對太陽能空氣集熱器進行相關結構改進。
　　為盡快達到干燥所需熱風溫度，改善太陽能集熱器內部空氣流場均勻性，增強對流換熱，從通風口徑尺寸參數及吸熱板肋片結構兩個角度出發(fā)對集熱器進行優(yōu)化，通過對比得出將通風口徑增至原有的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。
　　為進一步解決太陽能集熱器內部換熱不均的問題，對吸熱板表面肋片形狀及排