谷物烘干机混风装置的优化

尹协镇,陈 磊

(常州常发农业装备工程技术研究有限公司，江苏 常州 213100)

谷物烘干机混风装置的优化

尹协镇,陈 磊

(常州常发农业装备工程技术研究有限公司，江苏 常州 213100)

针对燃油型谷物烘干机的混风装置在冬季使用时，在保证一定风量的条件下温度上不去，从而大大影响烘干效率这一问题，对其中的关键部件——混风格栅进行了优化设计，通过改进优化主混风口的尺寸及调节范围，提升了热风温升的范围。现场对比试验结果表明，谷物烘干机混风优化装置的热风最高温升可由原来的30℃提升至50℃，且热风温度的上限可通过调节板的开度大小进行调整，这对于提高谷物烘干机的稳定性和经济效益具有较大的意义。

混风装置；热风温度；热风风量；优化

现在市面上谷物烘干机的热源形式主要有以下几种：①燃煤(或生物质)热风炉；②蒸汽(导热油)换热；③燃油(燃气)燃烧机；④电加热器。前面两种形式一般为间接换热，换热效率低，能耗高；后面两种形式一般为直接换热，换热效率高，能耗低[1]。本研究主要针对燃油型谷物烘干机的混风装置，尤其是冬季使用时在保证一定风量的条件下温度上不去，而大大影响了烘干效率这一问题，就提升其热风温升范围进行以下研究分析。

1 混风装置的工作原理

现有混风装置结构见图1。

图1(a)是常发燃油型谷物烘干机专用混风装置，其原理是：燃油燃烧器启动点火后，喷出的火舌被限制在燃烧筒中。在烘干机离心风机的负压作用下，主混风口，副混风口以及散热风口都会有一定量的冷风进入烘干机的进风罩内。副混风口进入的冷风由于和燃烧筒完全换热，所以温升会比较高，是温度的主要贡献者；而主混风口远离燃烧筒，所以冷风的温升较低，主要起到降低副混风口温度的作用，是风量的主要贡献者，两者混合后最终达到目标风温。

图1 现有混风装置结构

从散热风口进入的冷风主要起到给进风罩散热降温的作用，防止进风罩温度过高，而影响操作者安全及油漆质量等,如图1(b)所示。本研究主要是通过改进优化主混风口的尺寸及调节范围，来提升热风温升的范围。

2 混风装置的结构优化试验与分析

现就燃油型谷物烘干机专用混风装置中的重要部件——混风格栅，进行优化改进。将原有的全固定式改为部分可调式，并且调节固定和可调混风格栅之间的比例，试验后得到优化结果。

燃油型谷物烘干机专用混风装置的三维模型见图2。

图2 混风装置模型及尺寸

由图2可见，它主要由主混风口S1、副混风口S2、散热风口S3及进风罩四部分组成，具体进风口面积为：

S1=0.23 m2，S2=0.16 m2，S3=0.065 m2。

通过改变主混风口进风面积S1的大小，对全开、全闭、4/5开、3/5开、1/2开、2/5开、1/5开这几种不同状态进行试验，并观察其对热风温度及风量的影响。

由以上试验可知主混风口进风面积S1对热风温度的影响见表1。

主混风口进风面积S1对风速和风量的影响见表2。

表1 主混风口进风面积S1对热风温度的影响

表2 主混风口进风面积S1对风速和风量的影响

注：表中的所有参数测定均在环境温度8℃条件下测得。

由表1、表2可以看出，当主混风口进风面积缩小为1/2(1/2S1、S2、S3)以及1/5(1/5S1、S2、S3)这两种状态时，风温最高，分别可以达到56℃、61℃，温升分别达到48℃、53℃；但是这两种状态对风量有一定的影响，风量分别下降了6.3%、11.4%。综合考虑风温和风量的影响后，最终确定较优方案为：将主混风口进风面积缩小为1/2(1/2S1、S2、S3)。

3 混风装置优化前后结果对比

优化前的模型及尺寸见图3，优化后的模型及尺寸见图4。

图3 优化前的模型及尺寸

图4 优化后的模型及尺寸

现根据优化试验与分析结果，结合最大程度提升热风温度的温升范围的原则，将原有的全固定式混风装置(如图3)改为部分可调式混风装置(如图4)，其主要改变有三处：一是将上部混风格栅改为移动可调式；二是将上部可调和下部固定的混风格栅比例由原来的约1/3调整为1/2；三是将上部可调混风格栅的尺寸由原来的25、55 mm改为34、38 mm。

对优化改进后的混风装置与原有结构进行对比试验，结果如表3所示。

表3 优化前后试验结果对比

由表3可知，燃油型谷物烘干机在冬季使用时，由于室外温度较低，烘干对温升的需求高，可以通过减小主混风门的进风面积S1，来提升热风温度上限。当室外温度为5～10℃时，烘干热风的推荐温度一般为50℃上下，温升为40～45℃；而优化后的最大温升为50℃，足以满足用户冬季烘干的需求。而夏天烘干时，由于室外温度比较高，一般在25～30℃，推荐的热风温度为60℃左右，此时温升为30～35℃，可以适当增大主混风门的进风面积S1来保证。尤其在夏季烘干作业时，如果热风温度上限不可调的话，燃油燃烧机将在达到目标温度后熄火，然后在低于目标温度后再次点火，从而出现反复点火和熄火现象。这既影响燃油燃烧机的使用寿命，还增加了油耗，是一种不经济的烘干作业方式。

4 结论

通过对燃油型谷物烘干机混风装置中混风格栅的结构进行优化，将热风最高温升由原来的30℃提高至50℃，提高了66.7%，并且热风温度的上限可以通过调节板的开度大小来调整。这不仅可以解决烘干机用户在冬天烘干作业时的一大难题，即在保证一定风量的前提下热风温度难以达到目标温度，从而大大影响烘干效率，增加了烘干成本；而且对于夏天烘干作业时，能有效保证燃油燃烧机作业时的连续与稳定性，减少了油耗，并且增加了燃油燃烧机的使用寿命。这对于提升谷物烘干机烘干作业时的稳定性和经济效益意义重大。

[1] 于才渊,王宝和,王喜忠.干燥装置设计手册[M].北京：化学工业出版社,2005.

(责任编辑：俞兰苓)

Optimization of air mixer for grain dryer

YIN Xie-zhen,CHEN Lei

(Changzhou Changfa Agricultural Equipment Engineering Technology Co., Ltd.,Changzhou 213100,China)

In winter, under the condition of a certain amount of air volume, the air mixing device of fuel type grain drier had the problem of lower temperature, which greatly affected the drying efficiency.We made a optimization design of the key components of mixed air grille.By improving the air inlet size and adjusting range,the hot air temperature range was increased. The experiment results showed that the hot air temperature of grain dryer air mixing optimization device increased from 30℃ to 50℃, and the ceiling temperature of hot air could be adjusted by the plate opening size, which had great significance on the stability and economic benefits of grain drying machine.

air mixing device; hot air temperature; hot air volume; optimization

2016-12-01；

2017-03-28

尹协镇(1987-),男，硕士，工程师，研究方向为谷物烘干技术及设备、烘干成套工程规划。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.05.006

S375

A

1003-6202(2017)05-0021-03