燃气直热与微波辅助玉米干燥装置的设计

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1、燃气直热与微波辅助玉米干燥装置的设计作者：刘春喜贾洪雷徐艳阳摘要：利用天然气燃烧产生的气体作为热介质，在恒速干燥最后阶段，加入微波辅助加热，利用微波加热的特点，加快内部水分向外部扩散的速率，这样可以大大缩短降速干燥阶段时间。关键词：燃气直热；微波辅助；干燥装置０引言我国是世界上最大的发展中国家，国民经济快速发展，人民生活水平不断提高，与此同时，干燥技术的应用在市场需求的刺激下也出现了迅猛增长的势头。我国的干燥技术应用经历了引进、消化吸收及自制等阶段，是世界上拥有干燥设备制造厂数量最多的国家，但我国大部分的农产品仍没有条件获得先进干燥技术的处理。据有关统计，由于得不到

2、及时的干燥处理，我国平常年景损失的粮食达50亿Kg。至于干燥技术对粮食产品外形和口味的影响尚无力顾及，今后与进口粮食产品全面竞争的局面迟早要出现，届时，这方面的缺陷将削弱我国产品的竞争力。干燥能源通常使用煤、电、油、气等，而且随着世界煤炭、石油等能源的枯竭，使用成本愈来愈高，太阳能、微波能、远红外、生物质能等新能源的开发及应用愈发受到重视。本文介绍的是利用天然气燃烧产生的气体作为热介质，利用微波进行辅助加热的一种组合干燥机，具有绿色、无污染，温度易控制，热利用率高的特点，另外微波还具有杀菌的作用。就北方的玉米干燥而言，降速干燥阶段时间占整个干燥时间的2/3，蒸发掉的

3、水分却不足全部水分的1/3，本发明设想在传统干燥的恒速干燥最后阶段，在进入降速干燥之前，加入微波辅助加热，加快内部水分向外部扩散的速率，这样可以大大缩短降速干燥阶段时间，也使整个干燥时间缩短，从而达到高效节能的目的。1总体结构烘干机由四部分组成：带式干燥机及配风系统、天然气燃烧系统、微波辅助加热系统、控制系统。带式干燥机由机箱、带传动系统组成，带速可无级调节。配风系统包括进、出风管、循环风机、排潮风机及控风门。微波辅助加热系统包括微波加热腔、微波源、微波源外罩及进、出料微波抑制器。控制系统控制传送带开/停及变频调速；循环风机、排潮风机开/停；微波源分组开启/关闭及状

4、态显示；料温显示及报警；风温显示及报警。烘干机主要参数的确定通过干燥过程的物料衡算和热量衡算，确定主要参数，包括计算水分蒸发量、空气耗量、天然气用量及微波能耗。在干燥过程中，新鲜空气进入空气加热器，加热后进入干燥器，在加热器中物料被干燥，由含水率m1降至m2，物料温度由tm1升至tm2后排出干燥器；而干燥空气温度下降、湿度增加后排出干燥器。原料玉米的质量流量G1：根据要求G1=1000kg/h。产品玉米的质量流量G2：G2=G1*/式中：G2为产品玉米的质量流量，kg/h；G1为原料玉米的质量流量，kg/h；m1为原料玉米的湿基水分，28%；m2为产品玉米的湿基水分

5、，14%。带入数值，计算得到：G2=837kg/h。玉米中去除水分的质量流量mw：每小时去除的水分质量流量mw，由如下公式计算：mw＝G1*/式中：mw为每小时去除的水分质量流量，kg/h；带入各值，计算得到：mw=163kg/h干燥介质进入干燥室时的湿含量H1：因H1＝H0，当温度为t0＝－20℃，相对湿度为35%，查表得H1＝干燥介质离开干燥室时的湿含量H2：温度为t2＝35℃，相对湿度为80%，查表得H2＝干燥介质湿比容υ：υ＝/273＝式中：t1＝70℃干燥介质流量L：L＝mw/＝5821.干燥介质体积流量V：V＝L*υ＝583干燥介质离开干燥室时的焓值I2

6、：I2＝+H2＝+*＝109.干燥介质进入加热室时的焓值I0：I0＝+H1＝－+*＝式中：t0＝－20℃加热器加入的热量QH：系统输入热量：1）湿物料G1带入的热量：因为G1＝G2+mw，所以湿物料G1带入的热量为G2Cmtm1+mwCtm12）空气带入的热量LI03）加热器加入的热量QH系统输出热量：1）产品G2带走的热量：G2Cmtm22）废气带走的热量：LI23）干燥器散热损失QL取QL＝10％QH综合以上：G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH＝G2Cmtm2+LI2+10％QH得：90％QH＝G2Cm+L－mwCwtm1式中：Cw为水的比热容，/；t

7、m1为原料玉米的温度，－20℃；tm2为产品玉米的温度，60℃；Cm为产品玉米的比热，KJ/最后QH＝846202＝202150Kcal/h天然气燃烧热为8000Kcal/m3，则天然气用量为/h。微波功率P：假设降速干燥开始时，玉米中应去除的水分还剩1/3，此时的质量流量为Mj，含水率wj＝/Mj＝21％，设经微波加热后，含水率为20％，粮食温度由T1变为T2，加热效率η1，微波转换效率η2，在标准大气压力下，水的气化热539Kcal/Kg，产品干燥时，所需要的热量为Q，可得：Mj＝1000×+54+1000×14％＝914Kg/h＝Kg/minQ＝Mj×〔W