专利名称：复合工艺干燥机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用复合干燥工艺原理，依据物料降水特性，采用不同风温和风速，研制出的新型高效、节能型谷物干燥机。它适用于农产品中多种物料及其它领域类似物料的干燥，特别是一种对稻谷等热敏感性强物料干燥的理想机具。
本发明是在一台干燥机上，采用两种干燥工艺、不同风温，完成物料干燥降水过程。具体说采用的干燥工艺过程为顺流高温干燥-缓苏换向-混流中低温干燥-缓苏-…冷却传统的谷物干燥机进行谷物干燥多为单一干燥工艺和单一风温，其特点是制造简单、技术难度小，但其弱点是能源浪费、干燥后物料水分存在不均匀性，谷物品质不易得到保证，诸如稻谷烘后爆腰率明显提高，特别对于热敏感性强的谷物不能实现快速干燥。
本发明的目的是提供一种高效节能、保证物料干燥品质、可广泛应用于农产品中多种颗粒状物料干燥降水用途的通用型干燥机。
发明者在多年理论研究和生产试验的基础上，根据物料干燥自身具有的水分扩散转移规律，提出了顺、混流干燥加缓苏的复合干燥工艺方法。该方法克服单一工艺干燥机的弱点，发明者通过计算机程序优化设计参数，开发研制出了复合工艺干燥机。
本发明成功地解决了同一热源装置供给不同的风温和风量的技术难关，实现了在干燥过程中，根据物料的水分梯度和物料的干燥状态及热空气的温、湿度状况，采用不同的风温、风量，在保证谷物干燥品质前提下，快速干燥物料，节约能源，降低单位能耗。
物料干燥过程可划分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。对于成熟后的颗粒状谷物物料来说，干燥过程是在降速干燥段的区域内进行，物料干燥降水速率受其内部结构特性、理化特性、水分子的分布规律和扩散转移规律以及外部作用条件所约束。降速干燥阶段降水速率下降，单位热耗增加。当物料处于环境温度较高、相对湿度较低的状态时，物料从热空气中吸热后，物料内的水分子动能增加，打破了物料的原有水分平衡状态，物料表皮开始失去水分，产生水分梯度。物料在水分梯度和温度的作用下，水分不断向外转移扩散和析出。干燥过程正是通过破坏物料原有的水分平衡状态，通过强制加热和通风的办法来实现快速干燥降水，使物料处于新的稳定的安全水分平衡状态，达到长期安全储藏的目的。
本发明设计的干燥机主要部件包括有1.低温热风风道系统 2.中、低温双吸风机 4.热风入口 8.高温离心风机 9(包括3、5、6、7).风温/风量控制调节装置11、25、28高温风管 13.料箱 14、18.顺流干燥段 15、19.缓苏换向交换段 16、20.混流干燥段 17、21.缓苏段 22.冷却段 23.排粮段 24、27.高温风室 26、29.低温风室 30.冷风室复合工艺干燥机为矩形箱式组合结构。中部为风室，两侧为干燥室。两干燥室结构相同并对称。中部的风室内分设有高温风室和中低温风室，高温风室与顺流干燥段相通，中低温风室与混流干段相通。物料由干燥机顶部的进料口进入干燥机后，靠重力作用向下运动，物料在干燥机内停留、干燥时间由干燥机底部的排粮叶轮36调整其排粮转速进行控制。物料在干燥机内依次经过料箱13、顺流干燥段14、缓苏换向交换段15、混流干燥段16、缓苏段17、顺流干燥段18、缓苏换向交换段19、混流干燥段20、缓苏段21、冷却段22、排粮段23后，由排粮搅龙12将物料排除机外。
该机工作过程是在干燥伊始，物料内的水分处于相对水分较高的原有平衡状态时，采用顺流干燥工艺，使用高温、低湿度的热空气，快速提高物料温度，增加物料内的水分子动能，当动能超过束缚水分子的约束力时，物料中的水分向外转移扩散，物料表皮的水分开始析出。随着物料和热风同向向下运动，热风温度快速下降、相对湿度增加较快。在该干燥过程中，物料长期处于相对湿度较大的热空气中，表皮不会因失水过快而形成内外水分差异过大，出现表皮变硬现象。当热空气中的相对湿度达到一定值时，顺流干燥过程结束；经过顺流干燥工艺后的谷物继续向下运动进入缓苏换向交换段内，缓苏期内，虽然即无热空气，又无冷空气通过物料，但由于物料的温度较高，其内部的水分一直不断向物料表皮转移扩散，加之物料表皮又具有吸湿能力强的特点，所以经过一定时间的缓苏后，物料内的水分梯度继续下降，表皮变湿(俗称‘出汗’)后，缓苏期结束；物料继续向下运动，进入混流干燥段，采用中低温的混流干燥工艺，可以有效的节省能源，同样达到快速去除表皮水分的目的。采用中低温的混流干燥工艺，也减缓了物料内的水分梯度的继续增大，有效的预防物料表皮水分过小引起的缩裂、爆腰现象的发生；经过混流干燥工艺后的物料，再经过一定缓苏时间后，物料内的水分梯度继续变小，物料水分趋向于一个含水率已降低的新平衡状态。
物料经过上述的顺流干燥-缓苏换向-混流干燥-缓苏后，即完成一个干燥循环过程。依据物料降水幅度要求，容易地组装成带有两个或三个上述干燥循环过程的干燥机，也可以在带有一个干燥循环过程的干燥机上，采用自循环的方法实现多次干燥循环过程，以便满足需要小生产率、大降水幅度的要求。根据试验结果，物料经过一个干燥循环过程后，在保证干燥品质的条件下，小麦、玉米物料一次降水幅度为4-5％；稻谷物料一次降水幅度3-4％，爆腰增率小于2％。采用本发明较其它单一干燥工艺的干燥机节省能源，单位能耗下降10％以上。
为提高物料干燥均匀性，在物料经过的缓苏段内装有专门设计的物料换向交换器。每一缓苏段中装有若干个大小相等、结构相同、呈两列排布的换向交换器。
换向交换器工作过程为由中间隔板31强制将物料在下落过程中分为两个物料流，分别流入左进料管32和右进料管33，为使两物料流在同一立体空间内完成位置换向任务，将左进料管32和右进料管33的一侧做成单向倾斜收缩管，两管倾斜方向前后相反，当倾斜收缩到其进料管口大小的一半时，两进料管再左右改变流动方向，左进料管内的物料流到右进料管侧的下方，右进料管内的物料流到左进料管侧的下方，实现物料在流动中位置交换的目的。
为保证物料的受热时间、受热温度均匀一致和制造简单，把顺流干燥段的热风进风管设计成角状管形式，角状管为中间夹有盐棉(石棉)板34的双层金属薄板角状管，物料与角状管的外侧接触，热空气从角状管的一端进入角状管的里侧，从角状管的底侧排入物料中。采用中间夹有盐棉(石棉)板的双层金属薄板角状管，可以有效的保证角状管的内外侧之间几乎无热传导现象发生，可以忽略物料经过角状管的外侧时，产生的温升现象。
根据试验结果，在排料机构上设计成双轮排料轮36，并在距喂入口一定高度的正上方处，设计有一个折流板35，保证物料均匀一致下落。物料在重力作用下，进入两个排料叶轮，两叶轮转向相反。
利用同一供热装置，通过装有专门设计的风温/风量控制调节装置，为干燥机提供不同风温、不同风压、不同风量的热风。该装置工作工程为供热装置为干燥机提供两种干燥温度中较高温度的热空气。根据干燥物料目的要求，首次进行作业时，先调整联动手柄机构6，确定高温风道中风门7的开度，控制风机23的进口风量，满足系统所设定的风机8的实际供风量后，松动紧固螺栓5，微调联动手柄机构上的风门3的开度，当达到额定的供热量后，紧固螺栓5，固定风门3在联动机构中开度。再调整冷风控制插门10，根据所要求的干燥温度，调整冷风门的开度，掺入相应量的冷空气。此后仅需要调整联动手柄机构6到预定位置，就可匹配干燥机所需要的两种风温和风量。
图一、图二分别是复合工艺干燥机的正立面图和侧立面图。
图三表示的是装在缓苏段中的若干个换向交换器的俯视图。图四则是一个换向交换器的俯视放大图。
图五、图六、图七和图八是换向交换器不同截面位置的剖面图。
图九表示的是在同一断面上的两列换热器工作过程。
图十是中间夹有保温材料的双层金属薄板的隔热角盒结构的断面图。
图十一是排粮段的断面图。
权利要求
1.复合工艺干燥机其特征在于根据物料干燥自身具有的水分扩散转移规律，采用顺、混流干燥加缓苏的复合干燥工艺原理和方法，设计制作的一种具有高温顺流干燥、中低温混流干燥并带有相应缓苏过程的干燥机。物料进入干燥机顶部料箱后，在重力作用下依次流经顺流干燥段、缓苏换向交换段、混流干燥段、缓苏段、……、冷却段、排料段后，由排料搅龙12将物料排出机外。(1)该机干燥工艺过程为顺流高温干燥-缓苏换向交换-混流中低温干燥-缓苏-…冷却。依据降水幅度大小，容易地通过部件组装成带有两个或三个该干燥工艺过程的干燥机。也可以在装有一个干燥工艺过程的干燥机上，采用自循环的方式，提高物料总降水能力。(2)该机用复合工艺干燥原理，依据物料降水特性，采用不同风温和风速来干燥物料。根据物料热敏感性和对干燥品质的要求，在高温干燥工艺段采用温度超过100℃的热空气，在混流干燥段中，热空气温度范围在45--80℃之间。
2.根据权利1的要求，复合工艺干燥机其特征在于在物料经过的缓苏段内设有专用的物料换向交换器。每一缓苏段中装有若干个大小相等、结构相同、呈两列分布的换向交换器。换向交换器工作过程为由中间隔板31强制将物料在下落过程中分为两个物料流，分别流入左进料管32和右进料管33，为使两物料流在同一立体空间内完成位置交换，将左进料管和右进料管的一侧做成单向倾斜收缩管，两管倾斜方向前后相反，当倾斜收缩到其进口大小的一半时，两进料管再左右改变流动方向，左进料管内的物料流到右进料管侧的下方，右进料管内的物料流到左进料管侧的下方。
3.根据权利1要求，复合工艺干燥机其特征在于把顺流干燥段的热风进风管设计成角状管形式，角状管为中间夹有盐棉(石棉)板34的双层金属薄板角状管，物料与角状管的外侧接触，热空气从角状管的一端进入角状管的里侧，沿角状管长度方向从角状管的底侧开口吹入物料中。
4.根据权利1要求，复合工艺干燥机其特征在于排料机构设计成双轮排料叶轮36，两叶轮转向相反，并在距叶轮喂入口一定高度的正上方处，设计有一个折流板35。
5.根据权利1要求，复合工艺干燥机其特征在于通过装有专门的风温/风量控制调节装置9，利用同一热源装置提供不同风温、不同风压、不同风量的热风。该装置工作工程为从供热入口4中来的热风仅为干燥机使用的两种热风中温度较高的热空气，在干燥机首次作业时，先调整联动手柄机构6，确定高温风道中风门7的开度，控制风机23的进口风量，满足系统所设定的风机8的实际供风量后，松动紧固螺栓5，微调联动手柄机构上的风门3的开度，当达到额定的供热量后，紧固螺栓5，固定风门3在联动机构中开度，然后调整冷风控制插门10，根据所要求的干燥温度，调整冷风门的开度，掺入相应量的冷空气。此后仅需要控制联动手柄机构6到预定位置，就可匹配干燥机所需要的两种风温和风量。
全文摘要
复合工艺干燥机是一种农用干燥机，该机干燥工艺过程为顺流高温干燥-缓苏换向-混流中低温干燥-缓苏-……冷却。依据降水幅度要求，容易地通过部件组装成带有两个或三个上述干燥工艺过程的干燥机。该机利用复合干燥工艺原理，依据物料降水特性，采用不同风温和风速设计制作成的新型、高效、节能型谷物干燥机。它适用于农产品中多种物料及其它领域类似物料的干燥，特别是对稻谷等热敏感性强物料干燥的理想机具。
文档编号F26B17/00GK1166593SQ96104409
公开日1997年12月3日 申请日期1996年4月1日 优先权日1996年4月1日
发明者奚河滨, 曹崇文, 邵明军, 王桂湘, 于文江, 姜永维 申请人:黑龙江省农垦科学院科技开发中心