电加热滚筒干燥机结构设计及其应用探析

电加热滚筒干燥机结构设计及其应用探析

作者：陈正权 杨凯敏

来源：《科学与信息化》2019年第18期

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摘 要 本文分析了电加热滚筒干燥机的结构设计方式，运用了电加热式的设计原理，采用了环形保持架的结构、进料斗和出料斗的结构方式，滚筒式干燥机在设计过程中通过结构测算得出应当设置低于54.8 r/min的最大速度，超过33.78 r/min的最小速度。 关键词 电加热滚筒干燥机;结构设计;应用

电加热式滚筒干燥机在设计与运用有效实现了节能，运转可靠、结构简单，目前在轻工、农业以及建筑等行业中均有着重要应用与体现。 1 电加热式滚筒干燥机概述

电加热式滚筒干燥机设计过程中运用了重力作用下自然落下的原理，采用进料斗上部的进料口送入的工作方式。将进料斗下部的进气管与风机有效联结，在气流的吹动作用之下物料进入滚筒之中。将翅片发热管安装在倾斜的滚筒中部之中，单头电热棒可以用作加热源。充分运用气流与重力的作用，加强物料与被加热的空气之间的接触，下落的物料从出口排出。电加热式滚筒干燥机采用了环形保持架的结构、进料斗和出料斗的结构方式[1]。 2 电加热滚筒干燥机结构设计 2.1 滚筒转动观察

转速、直径、倾斜角度、筒体长度等均会影响到滚筒干燥的性能。物料在滚筒中的滞留时间是由风机的转速、滚筒长度、滚筒直径、滚筒倾斜度、旋转速度共同决定的，物料撒落均匀期情况则是由螺旋抄板的螺旋升角、结构、形状、滚筒的倾角以及转速共同决定的。

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在滚筒内物料会经过一系列比较复杂的运动。首先物料作匀速圆周运动，利用抄板的作用，通过滚筒转动，达到提升物料颗粒效果，相对抄板而言，物料可以看作是静止状态。之后物料随滚筒转动想之下作复合运动，与抄板之间出现了相对滑动，之后物料被提升至一定高度，物料开始作抛射运动，借助的是抄板和重力的作用，实现了热空气与分散物料之间的充分接触。在运动的最后阶段之中，落下物料与筒壁接触，此时和筒体共同转动，也可以看作是相对筒壁滑动。其中物料被提升至一定高度，物料开始作抛射运动，借助的是抄板和重力的作用，实现了热空气与分散物料之间的充分接触过程中，即是干燥过程[2]。 2.2 物料在滚筒内运动分析

电加热式滚筒干燥机在运行过程中已经设定好滚筒的长度、倾斜角度以及直径等数值，这些均为固定数值，因此为了提升干燥效果，需要调节电加热式滚筒干燥机的其他参数。干燥过程的第三阶段即是滚筒干燥机的干燥效果，因此应当加强对这一阶段的分析，提升物料产生的惯性离心力，物料在抛射运动中尽量实现更好的分散效果，因此在设计理念上应当在抛射运动中尽可能分散，这也是基于物理原理所做出的设计。在具有过大滚筒转速时，会出现比较大的物料的惯性离心力，甚至会高于物料的平均自重力，由此在滚筒内壁上，物料会做圆周运动，反之在滚筒的转速过小情况下，物料在运动过程中当被带到一定的高度之时即会发生现象，不会出现被抛射出去的效果。根据这一分析过程，在设计滚筒转速时，应当综合考虑多种因素，使得物料在电加热式滚筒干燥机内能够同时满足可以被抛射出，以及在筒体内部分散开的效果，这也是物料在电加热式滚筒干燥机内运行的一种理想状态。 3 计算滚筒转速 3.1 计算假设

本文研究中为了促进数据分析，对物料在电加热式滚筒干燥机内的运动做出了如下假设。物料在电加热式滚筒干燥机内回转中心平面下45角范围之中，已经很少产生物料的径向运动，因此对此忽略不计。物料在电加热式滚筒干燥机内做出一定转速下正常运转过程中，物料处于一种圆周运动，在物料到达最高点过程中，物料开展由外到内逐层散落。

在数据分析研究中，可以针对物料运动截取一个横断面，研究对象设置为选择任意物料层，以r表示该层与滚筒圆心O点之间的距离，构建一个平面坐标系，使其能夠通过O点。在选择的这一任意物料层中，有一物料受力的作用，此时，圆弧作向上运动，其半径为r，圆心则是O，在物料上升至X轴过程中，能够产生超过O的切向速度，被抛射的最小速度条件即可表示如下，物料在平面坐标系中逐渐上升至Y轴时，物料的切向速度降低至0，物料的最大转速条件即是此。

在式中，物料瞬时位置角以U1表示，单位为rad;物料的质量以m表示，单位为kg;物料层距滚筒中心的距离以r表示，单位为m;重力加速度以g表示，为9.81m/s2;物料的摩擦角以θ

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表示，单位为°;物料瞬时加速度以a 1表示，单位为m/s2;滚筒转速以n表示，单位为r/min;物料的初始速度以v表示，单位为m/s;物料减速过程中的平均加速度以a表示，单位为m/s2; V=-at为物料的瞬时速度。 为物料平均加速度。 为物料的减速距离。 3.2 计算滚筒转速 计算滚筒最小转速。

首先要求确定初始减速位置角U，从而得出转速n。 通过

能够得出最佳初始减速位置角。

3为木屑与待干燥的木丝之间的摩擦系数，即tanθ=3，运用弦位法，可以得出

木屑以及木丝被抛射的临界最低转速即n1，r=0.3m，即滚筒的直径，将其代入式中能够得到33.78 r/min即临界最低转速。 3.3 计算滚筒最大转速

滚筒具有最大转速时，物料随滚筒转动到最高位置，通过物理分析能够得出物料作圆周运动的向心力即为物料重力，因此可以得出

式中，物料层距滚筒中心的距离以r表示，单位为m;物料的瞬时速度以v表示，单位为m/s;物料的质量以 m表示，单位为kg;重力加速度以g表示，为9.81m/s2;将v值代入公式之中可得，

600mm为设计滚筒的直径，焦炭粉在被抛射过程中又不至于随滚筒作圆周运动状态时的临界最高转速以n2表示，54.8r/min为临界最高转速。 4 结束语

电加热式滚筒干燥机在设计过程中运用了干燥原理，利用了干燥物料固有的特点方式，优化干燥机的结构设计，提升了部分结构的合理性，具有更强的应用性，能够有效节省能源。分析了滚筒干燥机运行中的相关运动特定与物理特性，得出应当设置低于54.8 r/min的最大速度，超过33.78 r/min的最小速度。

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参考文献

[1] 王建平，胡灿，弋晓康，等. 红枣干燥机电加热炉结构优化设计及试验研究[J]. 农机化研究，2015，（6）：243-246.

[2] 刘道奇，范传辉，董慧锋，等. 基于Fluent的负压式电加热干燥机内部流场分析与机构参数优化[J].食品与机械，2017，（9）：94-98.