一種熱風混合流立式干燥器及均勻化干燥工藝的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種熱風干燥設備及干燥工藝，特別涉及一種熱風混合流立式干燥器及均勻化干燥工藝。
【背景技術】
[0002]干燥設備是農作物干燥過程的重要設備之一，不同的干燥對象有不同的干燥方法，其中熱風干燥方式是當前實際應用中較多的一種干燥方式。然而，熱風穿流干燥室內會出現因氣流分布不均勻而導致干燥效率低下、干燥產品品質下降、干燥能耗增加等諸多問題。針對由熱風爐、排煙風機、換向機構、風道及烘干箱等部件組成的戶用普通熱風穿流干燥設備開展了一系列的實驗研究，烘干箱熱風由熱風爐提供，換向機構可使熱風上下交替進入烘干箱。干燥烘箱為立方體，從上至下均勻擺放14層干燥盤，由沿兩端壁面焊接的支撐板托住，熱風從烘箱底面的熱風分布器中均勻進入。實驗結果表明，該干燥系統交替進風干燥時，箱內14盤干燥盤的最上面3層和最下面3層的干燥狀態比中間8層更快，而每盤都一定程度出現周邊干燥速度遠大于中央區域的情況，使得中間區域呈現一塊“濕島”。不僅導致物料完成干燥過程的時間不一致，從而影響最終干燥能耗和產品品質；而且還會導致“濕島”上的物料長時間處于高溫高濕且缺氧的狀態，其中的微生物發酵使得物料壞死，極大影響了物料的得率和廣品品質。
[0003]對于這一問題，不少學者進行了研究，殷勇等人的文獻《提高箱式穿流干燥室流場均勻性的研究》(發表于《農業機械學報》1993年，24卷，第3期)認為利用空載冷態時干燥箱內的空氣流場分布作為表征干燥過程均勻性的指標是合理的；并提出了在入風口和出風口加均風板對內部流場進行干涉的措施，即在進風口及與之相鄰的物料盤之間加設一多孔板(均風板)形成勻風室，使氣流充分混合，提高整個干燥室內氣流分布的均勻性。對此結構箱體內的流場分布進行模擬表明，對于高度不大的立式干燥箱，這種方法效果較好，但是對于干燥盤層數較多的干燥箱，進出風口的均風板對中間遠離風口的干燥層影響微弱。因此，本發明針對這一問題提出了改造干燥托盤結構，從而使干燥箱內流場均勻的方案。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有干燥設備在農副產品干燥過程存在的干燥不均勻問題，提供了一種帶新型均風裝置和物料托盤的熱風混合流立式干燥器，還提出了一種緩解不均勻性的排濕控制模式和進風模式。
[0005]本發明熱風混合流立式干燥器包括熱風爐1、換向機構3、烘干箱5，熱風爐I通過風道114、風道Π 15與烘干箱5連通并形成回路;其中烘干箱5包括箱體7、總風道、位于烘干箱下部的下風道布風板6、位于烘干箱上部的上風道布風板4、一個以上的物料托盤1、一個以上的物料托盤Π，總風道設置在箱體一側，換向機構3設置在總風道內，上風道布風板4上方的上風道16通過總風道與風道114連通，下風道布風板6下方的下風道17通過總風道與風道Π 15連通，風道Π 15上設置有排濕口 13，物料托盤支架9固定在箱體7內側，物料托盤1、物料托盤Π通過物料托盤支架9交替設置在箱體7內，物料托盤I設置在物料托盤Π上方，物料托盤1、物料托盤Π均由邊框8和固定在邊框上的托盤10構成，托盤10由開孔金屬薄板12和絲網11拼接而成。
[0006]物料托盤1、物料托盤Π拼接方案選擇如下:
方案1:物料托盤I的托盤10是由絲網11四周拼接開孔金屬薄板12而成，物料托盤Π的托盤10是由開孔金屬薄板12四周拼接絲網11而成，絲網11的面積約占托盤總面積的70%?90%，開孔金屬薄板12上的孔面積占開孔金屬薄板面積的30%?50%。
[0007]方案2:物料托盤I的托盤10是由左側窄條狀開孔金屬薄板12和右側絲網11拼接而成，物料托盤Π的托盤1是由左側絲網11和右側窄條狀開孔金屬薄板12拼接而成，絲網11的面積占托盤總面積的70%?90%，開孔金屬薄板12上的孔面積占開孔金屬薄板面積的30%?50% ο
[0008]方案3:物料托盤1、物料托盤Π的托盤10是均由絲網11左右兩側拼接窄條狀開孔金屬薄板12而成，絲網11的面積占托盤總面積的70%?90%，開孔金屬薄板12上的孔面積占開孔金屬薄板面積的30%?50%。
[0009]方案4:物料托盤I的托盤10是由開孔金屬薄板12左右兩側拼接絲網而成，物料托盤Π的托盤10是由絲網11左右兩側拼接窄條狀開孔金屬薄板12而成，絲網11的面積占托盤總面積的70%?90%，開孔金屬薄板12上的孔面積占開孔金屬薄板面積的30%?50%。
[0010]所述下風道布風板6和上風道布風板4為開孔的金屬薄板，接近風口處的開孔孔徑小，遠離風口處的開孔孔徑大，孔面積至少占總面積的50%;小孔直徑10?20mm，大孔直徑20?40mmo
[0011 ]所述下風道布風板6和上風道布風板4為百葉窗結構，可根據需要旋轉百葉軸改變空隙的方向，引導進風和出風的流向。
[0012]熱風爐I的加熱能源可以是煤、油、天然氣、生物質或者電。
[0013]上述結構與傳統結構相比有如下優勢:第一，物料托盤及其邊框定位卡放于烘干箱箱體內側的物料拖盤支架上，省去了現有結構中直接將托盤焊接于支架上引起的取放不方便的問題，結構緊湊且制造簡單，物料盤可隨時取下調整更換，簡單方便;第二，所述的新型干燥設備的物料托盤支架，由90°角鋼焊接于烘干箱體壁面兩側，使角型一側緊貼在烘干箱體內側壁面上，保持熱風的局部密閉性，避免了熱風從物料托盤支架與烘干箱體壁面間形成的最小阻力通道輕松穿過而不與物料接觸換熱傳質帶來的浪費；第三，所述的烘干箱上風道和下風道與烘干箱的烘干區域用下風道布風板、上風道布風板隔開，熱風進入烘干箱內，與物料接觸傳熱傳質后排出或經循環風道進入熱風爐吸收熱量后循環進入烘干箱，所用布風板為開孔的金屬薄板，接近風口處的開孔孔徑小，遠離風口處的開孔孔徑大，根據射流和分支流原理，離分流口和匯集口越近，射流如此可對進出口熱風進行重新分布，使熱風較均勻進入烘干箱體對物料進行干燥，起到均風室的作用，為了使熱風能勢不在進出口出現太大衰減，限制薄板總開孔面積至少占總面積的50%。下風道布風板、上風道布風板還可以用百葉窗板結構，可根據需要旋轉百葉軸改變空隙的方向，引導進風和出風的流向；第四，托盤由開孔金屬薄板和絲網拼接而成，物料擺放于托盤上，絲網11的面積約占托盤總面積的70%?90%，開孔金屬薄板12上的開孔面積約占30%?50%，每相鄰一對托盤構成托盤對，依高度分層循環擺放，物料擺放于托盤的絲網上，開孔金屬薄板主要起到均風作用，通過CFD軟件模擬和實驗表明，熱風在烘干箱內的流動從改造前的穿流變成了折流，即垂直穿流和橫向掠流結合，熱風的分布更加均勻。可見，犧牲約20%的物料擺放面積帶來的烘干箱內部流場均勻性改善效果明顯，而傳統干燥盤至少有20%的物料托盤中央面積上出現了“濕島”，因此，改進后干燥托盤綜合來看利大于弊，四種物料托盤對對干燥能耗和干燥物料產品品質有有不同程度改善。以干燥不均勻度指標來衡量，絲網面積與開孔金屬薄板面積比相同的情況下，上述四個方案中，改善內部流場均勻度從優到次分別為方案1、方案4、方案
3、方案2。
[0014]本發明另一目的是提供均勻化干燥工藝，改善干燥不均勻問題，合理控制排濕模式和進風模式，具體方案為:
風道Π 15內的空氣被熱風爐I內的煙氣加熱后由總風道進入下風道17，再通過下風道布風板6進入烘干箱箱體7內，與物料托盤1、物料托盤Π內的物料充分接觸后通過上風道布風板4經上風道16流出，經風道114吸收熱風爐的熱量又循環到風道Π 15進入烘干箱，保持下進上出的熱空氣流動時長t，再通過換向機構3使熱空氣換向為上進下出，并保持兩倍于前者的時長2t，檢測到空氣濕度達到85%時，打開排濕口 13，保持2?3分鐘的持續排濕，將濕度降至50%，關閉排濕口，繼續干燥至空氣濕度為85%，再打開排濕口排濕，如此循環;如在干燥后期30分鐘都達