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1、1999年7月农业机械学报第30卷第4期3无空气干燥的试验研究连政国曹崇文【摘要】无空气干燥工艺参数对干燥速度和能耗影响规律的试验研究结果表明:随着风温和循环风速的提高干燥速度增加,温度对干燥速度的提高影响更为显著;随着风温和循环风速的提高能耗降低,在较高的温度下风温对能耗的影响不显著;干燥室内的装料量增加,干燥速度加快和能耗下降。无空气干燥对湿含量高的物料适应性更强。叙词:干燥试验能耗引言无空气干燥过程是指干燥机在高风温下工作,它是自行封闭循环,工作时用从干燥机内被干燥物料中蒸发出的水蒸气与干燥机内原有的干空气相
2、混合,继续加热达到干燥过程要求的进口温度来继续充当干燥介质。这种干燥方式的特点是充分利用蒸汽的潜热,节能效果明显;[1～3]干燥品质好。为研究干燥工艺参数对干燥速度和能耗的影响规律,自行设计了无空气干燥试验台。1无空气干燥试验台无空气干燥试验台如图1所示。干燥机体主要由干燥室组成,干燥室的横截面积为180mm×180mm。干燥室的前面开有一内装岩棉保温材料的夹层门,供工作时装卸被干燥物料用。开启门的四周有槽,槽内塞有橡胶石棉绳,起密封作用,保证工作过程中只有排气孔与环境有质交换。进风管上,在可足够测量风速之处开一圆
3、孔,配以皮托管测量循环风速。图1无空气干燥试验台示意图排气阀设在干燥室的下方侧面,位于干燥室11微压计21皮托管31温度传感器41气流均布内的温度最低处,有利于多余蒸汽的排除(试验台板51物料盘61排气阀71测温孔81干燥室没有对废蒸汽进行余热回收)。91循环风扇101电机111风量调节阀121电源131温控仪141管路151电加热器2试验物料与试验方法211试验物料试验所用物料是高湿的鲜酒糟和芹菜。酒糟含水率在70%左右(湿基),粗纤维含量高,所收稿日期:199811163高等学校博士点基金资助项目连政国莱阳农学
4、院农业工程系副教授博士,265200山东省莱阳市曹崇文中国农业大学机械工程学院教授博士导师,100083北京市32农业机械学报1999年含水分主要为发酵操作后的表面水;芹菜在干燥前去叶、切碎并混合均匀。选这两种物料主要是利用其高的含水量。212试验方法21211干燥结束时间的确定无空气干燥在自循环的条件下进行。为了不破坏这种干燥无空气环境,干燥过程中对被干燥物料不能随时取样进行测量,而只能在一个干燥过程完成后进行一次测量。因此,应确定一个时间标准,以结束干燥过程。初步设想是,在干燥机的某一位置测量气流的温度,然后同
5、某个标准相比较,同时也能达到干燥过程的一般要求。通过试验,决定采用当风的进口温度与其通过第一层物料后的出口温度相同时,作为干燥结束的标志,停止干燥并称重。21212试验步骤(1)开启循环风机和电加热器对整个系统进行预热,达到要求的操作温度。(2)准确称取准备好的物料装入料盘,并按顺序放入干燥室内,控制风量调节阀达到设定的循环风速。(3)用秒表记录物料干燥的时间以及在干燥时间内电加热器的工作时间。(4)当干燥室第一层物料的出口风温与进口温度相等时停止干燥,取出被干燥物料称重并计算失水量。21213试验指标(1)干燥速
6、度用每批物料干燥前后的质量差除以干燥的时间来表示G1-G2W=(1)t式中W——干燥速度,kgöhG1、G2——干燥前后物料质量,kgt——干燥时间,h(2)单位去水量能耗用干燥中电耗折算成的热量表示Põt′N=(2)G1-G2式中N——能耗,kJö(kgH2O)P——干燥作业时电加热器的功率,kWt′——电加热器的工作时间,h3试验结果与分析311风温、风速对干燥速度和能耗的影响31111风温、风速对干燥速度的影响图2是酒糟的干燥速度与风温、风速的关系。从试验结果可以看出,随着风温升高,干燥速度加快;循环风速提高
7、干燥速度也加快。但是二者的效果是不一样的,很明显,风温是干燥速度的主要影响因素。从增加干燥速度出发,无空气干燥应以提高风温为主。图3为芹菜在不同风温、风速条件下的干燥曲线,由图可见干燥的规律与酒糟没有本质差别。随着风温升高,干燥速度明显加快;循环风速提高干燥速度也加快。风温仍然是干燥速度第4期连政国等:无空气干燥的试验研究33的主要影响因素。从图2和图3还可以看出两种物料均具有风温超过160℃后,随着温度的提高,干燥速度增加显著的趋势。这可能是因为无空气干燥后期实际为过热蒸汽干燥,这种干燥在风温超过一定值时,例如逆
8、转点温度后,随着风温的提高,干燥速度显著提高。图2酒糟在不同风温和风速下的干燥速度图3芹菜在不同风温和风速下的干燥速度31112风温、风速对能耗的影响图4为不同风温和风速下干燥酒糟的能耗曲线。在选定的工作参数范围内,无空气干燥尽管并没有对排除的废气(后期为纯水蒸气)进行热量回收,但在各种风温和风速下与传统的热风干燥相比能耗仍比较小。在所做的试验中,风温为14
