一种热风混合流立式干燥器及均匀化干燥工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种热风干燥设备及干燥工艺，特别涉及一种热风混合流立式干燥器及均匀化干燥工艺。
【背景技术】
[0002]干燥设备是农作物干燥过程的重要设备之一，不同的干燥对象有不同的干燥方法，其中热风干燥方式是当前实际应用中较多的一种干燥方式。然而，热风穿流干燥室内会出现因气流分布不均匀而导致干燥效率低下、干燥产品品质下降、干燥能耗增加等诸多问题。针对由热风炉、排烟风机、换向机构、风道及烘干箱等部件组成的户用普通热风穿流干燥设备开展了一系列的实验研究，烘干箱热风由热风炉提供，换向机构可使热风上下交替进入烘干箱。干燥烘箱为立方体，从上至下均匀摆放14层干燥盘，由沿两端壁面焊接的支撑板托住，热风从烘箱底面的热风分布器中均匀进入。实验结果表明，该干燥系统交替进风干燥时，箱内14盘干燥盘的最上面3层和最下面3层的干燥状态比中间8层更快，而每盘都一定程度出现周边干燥速度远大于中央区域的情况，使得中间区域呈现一块“湿岛”。不仅导致物料完成干燥过程的时间不一致，从而影响最终干燥能耗和产品品质；而且还会导致“湿岛”上的物料长时间处于高温高湿且缺氧的状态，其中的微生物发酵使得物料坏死，极大影响了物料的得率和广品品质。
[0003]对于这一问题，不少学者进行了研究，殷勇等人的文献《提高箱式穿流干燥室流场均匀性的研究》(发表于《农业机械学报》1993年，24卷，第3期)认为利用空载冷态时干燥箱内的空气流场分布作为表征干燥过程均匀性的指标是合理的；并提出了在入风口和出风口加均风板对内部流场进行干涉的措施，即在进风口及与之相邻的物料盘之间加设一多孔板(均风板)形成匀风室，使气流充分混合，提高整个干燥室内气流分布的均匀性。对此结构箱体内的流场分布进行模拟表明，对于高度不大的立式干燥箱，这种方法效果较好，但是对于干燥盘层数较多的干燥箱，进出风口的均风板对中间远离风口的干燥层影响微弱。因此，本发明针对这一问题提出了改造干燥托盘结构，从而使干燥箱内流场均匀的方案。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有干燥设备在农副产品干燥过程存在的干燥不均匀问题，提供了一种带新型均风装置和物料托盘的热风混合流立式干燥器，还提出了一种缓解不均匀性的排湿控制模式和进风模式。
[0005]本发明热风混合流立式干燥器包括热风炉1、换向机构3、烘干箱5，热风炉I通过风道114、风道Π 15与烘干箱5连通并形成回路;其中烘干箱5包括箱体7、总风道、位于烘干箱下部的下风道布风板6、位于烘干箱上部的上风道布风板4、一个以上的物料托盘1、一个以上的物料托盘Π，总风道设置在箱体一侧，换向机构3设置在总风道内，上风道布风板4上方的上风道16通过总风道与风道114连通，下风道布风板6下方的下风道17通过总风道与风道Π 15连通，风道Π 15上设置有排湿口 13，物料托盘支架9固定在箱体7内侧，物料托盘1、物料托盘Π通过物料托盘支架9交替设置在箱体7内，物料托盘I设置在物料托盘Π上方，物料托盘1、物料托盘Π均由边框8和固定在边框上的托盘10构成，托盘10由开孔金属薄板12和丝网11拼接而成。
[0006]物料托盘1、物料托盘Π拼接方案选择如下:
方案1:物料托盘I的托盘10是由丝网11四周拼接开孔金属薄板12而成，物料托盘Π的托盘10是由开孔金属薄板12四周拼接丝网11而成，丝网11的面积约占托盘总面积的70%?90%，开孔金属薄板12上的孔面积占开孔金属薄板面积的30%?50%。
[0007]方案2:物料托盘I的托盘10是由左侧窄条状开孔金属薄板12和右侧丝网11拼接而成，物料托盘Π的托盘1是由左侧丝网11和右侧窄条状开孔金属薄板12拼接而成，丝网11的面积占托盘总面积的70%?90%，开孔金属薄板12上的孔面积占开孔金属薄板面积的30%?50% ο
[0008]方案3:物料托盘1、物料托盘Π的托盘10是均由丝网11左右两侧拼接窄条状开孔金属薄板12而成，丝网11的面积占托盘总面积的70%?90%，开孔金属薄板12上的孔面积占开孔金属薄板面积的30%?50%。
[0009]方案4:物料托盘I的托盘10是由开孔金属薄板12左右两侧拼接丝网而成，物料托盘Π的托盘10是由丝网11左右两侧拼接窄条状开孔金属薄板12而成，丝网11的面积占托盘总面积的70%?90%，开孔金属薄板12上的孔面积占开孔金属薄板面积的30%?50%。
[0010]所述下风道布风板6和上风道布风板4为开孔的金属薄板，接近风口处的开孔孔径小，远离风口处的开孔孔径大，孔面积至少占总面积的50%;小孔直径10?20mm，大孔直径20?40mmo
[0011 ]所述下风道布风板6和上风道布风板4为百叶窗结构，可根据需要旋转百叶轴改变空隙的方向，引导进风和出风的流向。
[0012]热风炉I的加热能源可以是煤、油、天然气、生物质或者电。
[0013]上述结构与传统结构相比有如下优势:第一，物料托盘及其边框定位卡放于烘干箱箱体内侧的物料拖盘支架上，省去了现有结构中直接将托盘焊接于支架上引起的取放不方便的问题，结构紧凑且制造简单，物料盘可随时取下调整更换，简单方便;第二，所述的新型干燥设备的物料托盘支架，由90°角钢焊接于烘干箱体壁面两侧，使角型一侧紧贴在烘干箱体内侧壁面上，保持热风的局部密闭性，避免了热风从物料托盘支架与烘干箱体壁面间形成的最小阻力通道轻松穿过而不与物料接触换热传质带来的浪费；第三，所述的烘干箱上风道和下风道与烘干箱的烘干区域用下风道布风板、上风道布风板隔开，热风进入烘干箱内，与物料接触传热传质后排出或经循环风道进入热风炉吸收热量后循环进入烘干箱，所用布风板为开孔的金属薄板，接近风口处的开孔孔径小，远离风口处的开孔孔径大，根据射流和分支流原理，离分流口和汇集口越近，射流如此可对进出口热风进行重新分布，使热风较均匀进入烘干箱体对物料进行干燥，起到均风室的作用，为了使热风能势不在进出口出现太大衰减，限制薄板总开孔面积至少占总面积的50%。下风道布风板、上风道布风板还可以用百叶窗板结构，可根据需要旋转百叶轴改变空隙的方向，引导进风和出风的流向；第四，托盘由开孔金属薄板和丝网拼接而成，物料摆放于托盘上，丝网11的面积约占托盘总面积的70%?90%，开孔金属薄板12上的开孔面积约占30%?50%，每相邻一对托盘构成托盘对，依高度分层循环摆放，物料摆放于托盘的丝网上，开孔金属薄板主要起到均风作用，通过CFD软件模拟和实验表明，热风在烘干箱内的流动从改造前的穿流变成了折流，即垂直穿流和横向掠流结合，热风的分布更加均匀。可见，牺牲约20%的物料摆放面积带来的烘干箱内部流场均匀性改善效果明显，而传统干燥盘至少有20%的物料托盘中央面积上出现了“湿岛”，因此，改进后干燥托盘综合来看利大于弊，四种物料托盘对对干燥能耗和干燥物料产品品质有有不同程度改善。以干燥不均匀度指标来衡量，丝网面积与开孔金属薄板面积比相同的情况下，上述四个方案中，改善内部流场均匀度从优到次分别为方案1、方案4、方案
3、方案2。
[0014]本发明另一目的是提供均匀化干燥工艺，改善干燥不均匀问题，合理控制排湿模式和进风模式，具体方案为:
风道Π 15内的空气被热风炉I内的烟气加热后由总风道进入下风道17，再通过下风道布风板6进入烘干箱箱体7内，与物料托盘1、物料托盘Π内的物料充分接触后通过上风道布风板4经上风道16流出，经风道114吸收热风炉的热量又循环到风道Π 15进入烘干箱，保持下进上出的热空气流动时长t，再通过换向机构3使热空气换向为上进下出，并保持两倍于前者的时长2t，检测到空气湿度达到85%时，打开排湿口 13，保持2?3分钟的持续排湿，将湿度降至50%，关闭排湿口，继续干燥至空气湿度为85%，再打开排湿口排湿，如此循环;如在干燥后期30分钟都达