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新型烘干设施的电机选择性探究
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-11-27
  5HG 1型小型烘干机是可移动、全封闭、自动控制(control)、压风式、谷物和农产品两用烘干机,采用短时间干燥(drying)、长时间缓苏方法(method)对谷物进行干燥,热气流方向与谷物流动方向成错流,使谷物与热空气进行充分热交换。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。娱乐吧亚洲第一品牌是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。

  一定状态参数(
  F、t 0、0、d 0、I 0)的空气(冷空气)经热风炉加热(heating )后(等湿加热, d 0 = d 1,所加热量(Heat)为Q g)所得的另一状态参数(
  F、t
  1、1、d 0、I 1)的空气(热空气)由风机(Draught Fan)送入热风室内(indoor),透过谷层后的废气(
  F、t
  2、2、d
  2、I 2)进入废气室后,排入大气中;干燥仓内的谷物(G
  1、1、1)受热升温干燥,经干燥后的谷物(G
  2、2、2)在水份降至预定要求时,即可以排出干燥仓外。
  根据实际要求,烘干机基本参数取如下值,并进行设计(Design)计算(calculate ):处理量(烘干前): G 1 = 1 000 kg;干燥前谷物水份:1 = 23% ;干燥后谷物水份:2 = 13%;干燥速率: V = 1 2% /h.烘干机的结构原理所示。
  1风机选配
  1. 1空气状态参数选定及计算对烘干机配套风机进行计算时,应采用夏季空气状态参数,即空气温度(temperature)t 0 =
  30、相对湿度0 = 80% ,根据式( 1)、式( 2):d = 622P /(B - P )( 1)I =
  1. 005 t+ d( 2 49
  1. 146+
  1. 968 t) /1 000( 2)可计算空气湿含量d 0和热含量I 0: d 0 =
  2
  1. 554 g w /kg q, I 0 = 8
  5. 117 kJ/kg q.
  当空气经热风炉加热后的温度t 1 = 55 ,其热含量为: I 1 = 1
  11. 302 kJ/kg q.
  干燥后的废气假定温度t 2 = 3
  6. 5,而选定相对湿度2 = 7
  2. 5% ,则废气热含量I 2和湿含量d 2分别为:d 2 =
  2
  8. 462 g w /kg q; I 2 = 10
  9. 538 k J/kg q.
  式( 1)、( 2)中B大气压力,取B = 101 324 Pa;P某气温时饱和水汽分压; t 0 = 30时, P 0 = 4 242 Pa; t 2 = 3
  6. 5时, P 2 = 6 108 Pa.
  对所假定的废气温度( t 2 = 3
  6. 5)是否符合实际情况,将在后文加以验证(Experimental)。
  1. 2干燥仓内物料衡算
  烘干机处理量G = 1 000 kg,以干燥速度V = 1 5% /h进行干燥作业时,初始水份由1 = 23%干燥至最终水份2 = 13% ,其水份蒸发量W及水份蒸发速度W按式( 3)、( 4)计算:W = G 1(1 - 2) /( 100- 2) = 1
  14. 942 kg( 3)W = W /T =
  17. 241 kg /h( 4)式中G 1谷物干燥前重量流量(单位:立方米每秒), G 1 = G 1 /T = 150 kg/h; T纯干燥时间, T =
  (1 - 2) /V = 100 /15 h;此时,干燥仓内干燥后的谷物重量流量G 2按式( 5)计算:G 2 = G 1 - W = 133 kg /h( 5)
  1. 3干燥仓内热量衡算烘干机对物料进行干燥作业时,进入干燥仓的热量Q j按式(6)计算:Q j = Q z + Q c( 6)式中Q z干燥介质(起决定作用的物质)所带热量, Q z = F I 1或Q z = F I 0 + Q g; Q c物料在干燥前所带热量, Q c = G 1 C 1或Q c = G 2 C 2 + W C w 1;离开干燥仓的热量Q L按式( 7)计算:Q L = Q F + Q X + Q S( 7)式中Q F废气带走热量, Q F = F I 2; Q x干燥后物料所带走热量Q x = G 2 C 2; Q s干燥仓表面散失热量Q s = K S t m烘干机所需加的热量Q g按式(8)计算:Q g = F
  (I 1 - I 0)( 8)烘干机稳定(说明:稳固安定;没有变动)状态时的热平衡方程式(equation)如式( 9):Q j = Q L或Q z + Q c = Q F + Q x + Q s( 9)此时:F
  (I 2 - I 1) = W C w 1 -〔G 2 - C 2(2 - 1)+ K S t m〕或: Q g = F
  (I 2 - I 0) = W C w 1 +〔G 2 C 2(2 - 1) + K S t m〕由此,烘干机所需要的热量可按式( 10)计算:Q g = F
  ( I 2 - I 0) - F
  ( I 2 - I 1)( 10)在干燥时汽化每千克水份,即: f = Fg /W = Q /W时,热平衡方程式及对烘干机所需热量Q g可写为:f
  (I 2 - I 1) = C w 1 -〔G 2 C 2(2 - 1) + K S t x〕/W q g 1 = f
  (I 1 - I 0)q g 1 = f
  (I 2 - I 0) - f
  (I 2 - I 1)上述各式中: C w水比热, C w =
  4. 186 8 kJ/kg;C 2粮食比热, C 2 =
  1. 549 + 0. 026 4 2;2 = 13%时, C 2 =
  1. 892 kJ /kg;S干燥仓散热(radiating)面积,S = 12 m 2; t m干燥仓表面平均散热温度,按式( 11)计算;t m = 0. 5( t 1 + t 2 + 1 + 2) /2 - t 0( 11)式中t 0大气温度,取t 0 = 30 ; t 2废气温度,取t 2 = 3
  6. 5 ;1干燥前物料温度,与大气接近,取1 = t 0 = 30 ;2干燥时物料温度,比干燥介质温度稍低,取2 = 50 ;计算得: t m =
  12. 875 ; K传热系数(W/㎡·K), kJ/m 2 h,按式( 12)计算:K =
  (1 / 1 + / + 1 /u 2) - 1( 12)式中设干燥介质相对于干燥仓内壁流速u 1 = 0 4 m /s,空气相对于干燥仓外壁流速u 2 = 0. 1 m /s时,干燥介质、空气对干燥仓壁的放热系数为:1 = C + u 1 D =
  2
  6. 6 kJ/m 2 h;2 = C + u 2 D = 22.
  4 kJ/m 2 h。
  C干燥仓表面状态系数,对轧制钢板(steel sheet), C = 21; D干燥仓表面状态系数,对轧制钢板C = 14;干燥仓壁厚,取= 0. 001 m;干燥壁导热系数,对钢材,= 16
  7. 5 kJ/m 2 h;计算得: K =
  12. 152 k J/m 2 h;干燥过程(process)中,对汽化每千克水份,干燥仓表面所散失的热量q s,按式(13)计算:q s = Q s /W = K S t m /W( 13)计算得: q s = 7
  2. 60 kJ/kg W f
  (I 2 - I 1) = C w 1 -〔G 2 C 2(2 - 1) /W + K S t x /W〕= - 17
  7. 916 kJ/kg W f
  (I 2 - I 1)   
  1. 4干燥介质消耗
  烘干机进行干燥作业时,物料对于干燥介质消耗量F
  ( kg q)为:F = 1 000 W /(d 2 - d 1)(14)汽化每千克水份时,干燥介质消耗f
  (kg q)可以写为:f = 1 000 /(d 2 - d 1)(15)此时应检验d 2的可靠性,即对前所假定的废气温度( t 2 = 3
  6. 5),验证其是否符合实际情况,由上述有关式子进行计算,得: q g 1 = 1 000(I 2 - I 0) /(d 2 - d 1) - f
  (I 2 - I 1) = 3 7
  19. 606 kJ/kg W;q g 2 = 1 000( I 1 - I 0) /(d 2 - d 1) = 3 790. 53 k J/kg W; q g =
  (q g 2 - q g1) /q g 2 = 0. 018 7 =
  1. 87%   由上述计算可知: q g2、q g1的误差值q g   
  1. 5风机风量确定烘干机采用压入式送风,经风机热风温度t 1 = 55时,比容按式(16)计算:=
  3. 46 T( 622 + d 1) /1 000B(16)式中T绝对温度(K ), T = 273 + 55;计算得:= 0. 961 m 3 /kg q这时,干燥介质的体积流量V为:V = F = 2 39
  5. 33 m 3 /h经上述计算,选用4- 72
  3. 2A离心风机(风量为3 250 m 3 /h时,风压(wind pressure)为918 Pa;风量为1 688 m 3 /h时,风压为1 300 Pa),当风压为1 160 Pa时,风机风量为2 476 m 3 /h,能满足烘干机在谷物烘干时对风量的要求。
  1. 6风机风压的校核
  烘干机采用4- 72
  3. 2A型离心风机,在满足烘干机风量时风压为1 160 Pa,根据风机在烘干机中工作(job)情况,其风压主要用于克服粮层阻力(zǔ lì)(p l)与热风炉系统(system)阻力(p r),若不考虑烘干机内部风道及排风管(长短、大小)引起的风压损失时,有:p f = p l + p r(17)
  1.
  6. 1粮层阻力p l p l =
  9. 81(a u s+ b u 2 s 2)H(18)式中a阻力系数,对稻谷a = 82; b阻力系数,对稻谷b = 645; s粮堆空隙率,对稻谷s = 0. 5;u透过粮层气流速度; u = F /3 600 A = 0. 54 m 2 /s,其中A = 0. 4
  1. 2 4 =
  1. 92m 2;H粮层厚度, H = 0. 096 m.
  计算得: p l = 6
  5. 13 Pa
  1.
  6. 2热风炉系统阻力p r经计算热风炉系统阻力p r = 600 Pa(具体计算从略)。此时, p f = p l + p r = 66
  5. 13 Pa,故采用4 72
  3. 2A离心风机,其风压能满足烘干机的要求。
  2马达的选配
  2. 1升运器参数确定烘干机采用综合式升运器(r L   
  2.
  1. 1升运器生产率(productivity)G G =
  3. 6c r V6 /a( 19)式中c料斗容积(volume),取c = 0. 54 V 6 /a;充满系数,取= 0. 7; r物料容重,取r = 0. 5 t/m 3; V 6胶带速度, V 6 =
  1. 987m /s; a斗距,取a = 0. 179 5 m.
  计算得: G =
  7. 532 t/h.
  2.
  1. 2升运器消耗功率N S N S = GH g /36 000( 20)式中H提升高度,H =
  2. 85 m;提升效率,垂直提升时= 0. 5 0. 7,取= 0. 6;计算得: N S = 0. 097 kW.
  2. 2螺旋输送器的生产率与功耗计算烘干机包含上、下螺旋输送器,其中上螺旋输送器作散粮用,下螺旋输送器作循环、排粮时之用。
  2.
  2. 1上螺旋输送器生产率G G =〔(D + 2 )2 - d 2〕60 s n 4 r c /4( 21)式中D螺旋外径(外缘直径(diameter)), D = 0. 095 m;螺旋外径与壳体表面间的间隙,取= 0. 016 m; d螺旋轴直径, d = 0. 02 m;充满系数,= 0. 4; s螺距,s = 0. 075 m; n 4螺旋转速, n 4 = 617 r/m in; r物料容重, r = 0. 5 t/m 3; c倾斜输送系数,当输送器作水平输送时, c = 1;计算得: G =
  6. 856 t/h.
  2.
  2. 2上螺旋输送器消耗功率N L N L = G g(I P W 0 + H ) /3 600( 22)式中I P被送物料运送行程的水平投影距离,取I P =
  1. 125 m; W 0被送物料在输送管内运动阻力系数,对于谷物, W 0 =
  1. 2; H物料提升高度,该螺旋输送器为水平送料,即H = 0;修正系数,当螺旋输送器倾斜角B   经上述计算,升运器与上螺旋输送器的总消耗功率为: N S + N L = 0. 122 kW,电机功率N C按式( 23)计算:N C = K j(N S + N L) / 1 2( 23)式中K j功率储备系数,取K j =
  1. 4;1第一级皮带传动效率系数,1 = 0. 85;2第二级皮带传动效率系数,2 = 0. 80;计算得: N C = 0. 25 kW采用Y801 4 0. 55 kW 1 400 r/m in电动机时能满足设计要求。
  2.
  2. 3下螺旋输送器生产率G G =〔(D + 2 )2 - d 2〕60 s n r c /4(24)式中D螺旋外径, D = 0. 095 m;螺旋外径与壳体表面间的间隙,取= 0. 015 m; d螺旋轴直径, d = 0. 02 m;充满系数,= 0. 6; s螺距,s = 0. 03 m; n螺旋转速, n = 924 r/m in; r物料容重, r = 0. 5 t/m 3; c倾斜输送系数,当输送器作水平输送时, c = 1;计算得: G =
  3. 44 t/h
  2.
  2. 4下螺旋输送器消耗功率N L N L = G g(I P W 0 + H ) /3 600(25)式中I P被送物料运送行程的水平投影距离,取I P =
  1. 400 m; W 0被送物料在输送管内运动阻力系数,对于谷物, W 0 =
  1. 2;H物料提升高度,该螺旋输送器为水平送料,即H = 0;修正系数,当螺旋输送器倾斜角B   
  2.
  3. 2主动电机功率的确定烘干机主电动机驱动(Driver)下螺旋输送器,并通过变速器驱动排粮轮,从而完成谷物循环作业和排粮作业,其功率N X按式( 27)计算:N X = K j(N L + N P) / 1 2 3(27)式中K j功率储备系数,取K j =
  1. 4;1第一级皮带传动效率系数,1 = 0. 85;2第二级皮带传动效率系数,2 = 0. 80;3变速器传动效率系数,3 = 0. 90;计算得: N X = 0. 869 kW.采用Y90S 4
  1. 1 kW 1 400 r/m in电动机,即能满足设计计算要求。
  3试验
  试验条件如下:谷物:谷物品种为梗稻谷,烘前含水率为
  2
  4. 7%,烘后含水率小于12%,大气温度为18 24 ,烘干温度为45 55 ,燃料(fuel)为0 #柴油。
  佛手切片:鲜佛手切片厚度为3 5 mm,堆放厚度为15 30 mm,烘前含水率为86%,烘后含水率小于10%,大气温度为19 22 ,烘干温度为80 120 ,燃料为0 #柴油。
  4结束语
  经过对5HG 1型小型烘干机空气状态参数的选定及计算,得出其配套风机和配套电机的主要参数为:风机选用4 72
  3. 2A离心风机(风量为3 250 1 688 m 3 / h,风压为918 1 300 Pa)。经谷物和佛手等农产品试验,结果表明如风机选配合理,应能满足烘干机谷物烘干时对风量风机的要求。烘干机传动电机采用Y90S 4型电动机(
  1. 1 kW 1 400 r/m in),即能满足设计要求。


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