【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無(wú)水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽，需要原稿請(qǐng)自助充值下載，請(qǐng)見(jiàn)壓縮包內(nèi)的文件及預(yù)覽，所見(jiàn)才能所得，請(qǐng)細(xì)心查看有疑問(wèn)可以咨詢(xún)QQ：414951605或1304139763

南昌航空大學(xué)科技學(xué)院外文翻譯 關(guān)于離心流化床烘干機(jī)熱量與質(zhì)量傳遞的試驗(yàn)研究 M.H．Shi，H.Wang，Y.L.Hao 中國(guó)南京東南大學(xué)電力工程系 210096 摘要 我們正在做一項(xiàng)熱量和質(zhì)量傳遞特性的試驗(yàn)研究，就是前兩天潮濕的物質(zhì)在離心流化床（CFB）烘干機(jī)的干燥過(guò)程。每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)要300到500之間。測(cè)試材料有濕的沙，玻璃粉和切成片的食物。入口和出口的氣體溫度和濕球溫度，以及床的溫度都被測(cè)出。通過(guò)質(zhì)量平衡法，在氣體階段立即決定了水分含量?？梢詼y(cè)出表面氣流速度、顆粒直徑和形狀、床的厚度、床的轉(zhuǎn)數(shù)以及干燥特性最初的溫度的影響。我們獲得了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可以用來(lái)計(jì)算在離心流化干燥器內(nèi)氣體顆粒的熱量傳遞系數(shù)。 關(guān)鍵詞：干燥；熱量和質(zhì)量傳遞；離心流化床 1. 引言 CFB干燥是一項(xiàng)新技術(shù)，潮濕的材料要離心力范圍內(nèi)通過(guò)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)來(lái)完成一個(gè)被高度提高的熱量和質(zhì)量傳遞。這種機(jī)床本質(zhì)上是一個(gè)圍繞對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)的圓柱形籃子，上面有一個(gè)能滲水的圓柱形墻體。干燥物進(jìn)入籃子，因?yàn)樾D(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，它們被迫在籃子周?chē)纬梢粋€(gè)環(huán)形層。氣體通過(guò)能滲水的圓柱墻注入，當(dāng)力量通過(guò)流化介質(zhì)平衡了離心力，機(jī)床開(kāi)始流化。不像垂直機(jī)床一樣有一個(gè)固定的引力力場(chǎng)，離心床的體積力成為一個(gè)可調(diào)節(jié)的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)由旋轉(zhuǎn)速度和籃子的半徑?jīng)Q定。原則上，在任何氣體流速情況下，通過(guò)改變機(jī)床旋轉(zhuǎn)速度都能達(dá)到最小流化作用。用一個(gè)比引力還大得多的強(qiáng)離心力場(chǎng)，機(jī)床可以經(jīng)得起一個(gè)大的流速，而不形成大的氣泡。因此，在高氣體流速下氣體-液體的聯(lián)系得到了改進(jìn)，并且在干燥過(guò)程中能達(dá)到熱量和質(zhì)量傳遞。因?yàn)檫@個(gè)原因，CFB干燥器在干燥業(yè)得到頗多關(guān)注。 文獻(xiàn)中只能找到一些研究CFB干燥的調(diào)查著作。拉扎爾和法卡斯[1,2]布朗[3]執(zhí)行了CFB切片水果和蔬菜的干燥過(guò)程，卡爾森[4]調(diào)查了CFB大米干燥情況。這些調(diào)查報(bào)告都非常的有益，但它們主要關(guān)注的是工業(yè)申請(qǐng)CFB的可能性。CFB的流動(dòng)行為和干燥特性是非常復(fù)雜的，并且仍然不是很清楚。為了評(píng)估物體表面溫度，從氣體到物體的熱量傳遞知道是標(biāo)非常有必要的。為了特定的目的，定量的CFBs熱量傳遞特性的知識(shí)是必須的。 在這篇論文中，做了一個(gè)關(guān)于流動(dòng)行為和CFB的氣體-液體的熱量和質(zhì)量傳遞特性的試驗(yàn)，影響干燥過(guò)程的主要因素被檢測(cè)和討論。 2. 實(shí)驗(yàn)裝置 圖1為實(shí)驗(yàn)裝置示意表。一個(gè)圍繞水平軸的圓柱形籃子安裝在一個(gè)密封的圓柱形盒子內(nèi)。籃子直徑為200mm，寬度為80mm?；@子的側(cè)面有直徑為3mm的洞，用來(lái)分散氣體，有22.7%的開(kāi)放區(qū)域。 圖1.實(shí)驗(yàn)裝置 內(nèi)表覆有200個(gè)不銹鋼絲網(wǎng)，用來(lái)防止機(jī)床材料腐蝕。在籃子末端墻體的中心處有一個(gè)直徑為80mm的洞，用來(lái)排出氣體。一個(gè)變速發(fā)動(dòng)機(jī)被用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)籃子，通過(guò)一個(gè)軸來(lái)連接籃子墻體的另一端。用一個(gè)LZ-45轉(zhuǎn)速計(jì)來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?？諝庥梢粋€(gè)鼓風(fēng)機(jī)吹入?？諝赓|(zhì)量流率的測(cè)量采用孔板流量計(jì)?？諝饧訜崾褂玫氖且粋€(gè)電熱器。一個(gè)t形管閥是用來(lái)控制流體方向?？諝鉁囟确€(wěn)定在期望值(約100℃)后，打開(kāi)球上的閥門(mén)，干燥實(shí)驗(yàn)便開(kāi)始了；熱空氣流經(jīng)分散器到達(dá)機(jī)床后進(jìn)入大氣層。壓降是通過(guò)一個(gè)U形量表來(lái)測(cè)量的。一個(gè)壓力探針沿著中心線(xiàn)伸到籃筐里，離端壁10毫米遠(yuǎn)。在相同的操作條件下，也進(jìn)行了不使用機(jī)床材料來(lái)獲取穿過(guò)分散器的壓力差異的試驗(yàn)。穿過(guò)機(jī)床的壓降通過(guò)ΔpBed =Δ pTotal ? Δp分散器來(lái)測(cè)量。入口氣體溫度、出口氣體溫度和在不同位置的床溫度隨時(shí)間變化是使用熱電偶探頭來(lái)測(cè)量的，數(shù)據(jù)記錄是采用3497A記錄數(shù)據(jù)采集/控制單元。在干燥過(guò)程中測(cè)試材料的含水量是通過(guò)在氣體階段的水分平衡法來(lái)測(cè)量，即通過(guò)測(cè)量在氣體階段用干濕燈泡溫度計(jì)來(lái)入口與出口處的濕潤(rùn)度。 圖2.離心流化床的一個(gè)特別部分 時(shí)間間隔從tj到tjC1的水分平衡是 （公式1）。在時(shí)間tj+1,測(cè)試材料的水含量是 (公式2）。采用干燥重量法測(cè)試材料樣品達(dá)到初始含水率,我們能得到隨著時(shí)間的含水率的變化,因而,干燥率計(jì)算為 （公式3）. 干燥的表面Sp作為測(cè)試材料全部表面積為（公式4）。忽略射線(xiàn)熱傳導(dǎo)和周?chē)臒釗p失，如圖2所示，不同體積時(shí), 在任何給定的時(shí)間機(jī)床的能量等式是這樣的：（公式5）。該方程可以使用在整個(gè)機(jī)床來(lái)獲得傳熱系數(shù):（公式6） 3.結(jié)果與討論 3.1.機(jī)床的壓降與初始流化特性 圖3顯示機(jī)床壓降的變化，沙床表面氣流速度,在干燥測(cè)試中不同的旋轉(zhuǎn)速度，在初始流化階段,壓降增大均隨著流速。 圖3.CFB沙子的流化曲線(xiàn) (dpD0.245 mm, nD400rpm).材料 (上/下): (m/h) 沙; (d/s) 玻璃珠 當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界點(diǎn)時(shí)，壓降將保持幾乎不變。但是，切片，觀(guān)察成塊的材料所得的結(jié)果不同。壓降曲線(xiàn)有一個(gè)最大值，它對(duì)應(yīng)的臨界液化點(diǎn),如圖4。在初始流化階段,慢慢增大壓力降的增加與流速。當(dāng)達(dá)到臨界點(diǎn),壓降隨著氣速的增加而下降。這是因?yàn)樵陔x心力場(chǎng)內(nèi)，切片材料的自鎖現(xiàn)象逐漸減弱,并且因?yàn)闄C(jī)床變得統(tǒng)一。這造成了一個(gè)流阻。降低機(jī)床轉(zhuǎn)速可以降低機(jī)床壓降和臨界氣速，如圖4。 這是由于減在了床上旋轉(zhuǎn)速度就會(huì)削弱離心力場(chǎng)和導(dǎo)致流動(dòng)阻力減少。它也可以從圖4看出來(lái):切片土豆的臨界流化速度要小于塊狀土豆，是由于片狀材料更大地觸風(fēng)面積。 圖4.不同形狀材料的流化曲線(xiàn)（切片土豆10mm_10mm_1.5 mm, nD300 rpm; (h) 塊狀土豆5mm_5mm_5 mm, nD300 rpm; (s)塊狀土豆5mm_5mm_5 mm, nD250 rpm. 3.2.干燥曲線(xiàn) 典型的氣體溫度和機(jī)床層溫度曲線(xiàn)和濕沙的干燥曲線(xiàn)的在間歇干燥過(guò)程中顯示如圖5。 圖5.CFB間歇干燥曲線(xiàn)(sand,dpD0.411mm,MD2.48kg, !D41.9rads?1,U0D1.71ms?1,HinD0.016kg kg?1): (1) Tg;in ; (2) Tg;out ;(3) Tb; (4) R; (5) x. 并且，片狀材料機(jī)床的壓降也小于塊狀物料機(jī)床，是因?yàn)樗槠牧显贑FB有更好的流化特性。這從理論性顆粒物質(zhì)模型[6]是獲得的初始流化關(guān)系并不適合切片材料。不同形狀切片材料的初始流化條件是試驗(yàn)性的，單獨(dú)決定的。 圖6片狀土豆的水份含量變化（曲線(xiàn)6）和干燥率（曲線(xiàn)7） 這也顯示出像沙子這種干燥材料的特點(diǎn),其中水分含量主要是表面的水分, 就像在一個(gè)普通的干燥機(jī)，整個(gè)干燥過(guò)程即可分為三個(gè)階段。在一個(gè)簡(jiǎn)短的初期階段,材料預(yù)熱和干燥速度迅速增加; 機(jī)床溫度增加到一個(gè)穩(wěn)定值。第二階段是干燥速率恒定階段,從氣體到材料的熱量轉(zhuǎn)移完全為材料表面水分的蒸發(fā)。材料溫度保持不變,干燥速率也不變。最后一個(gè)階段被稱(chēng)為降速階段，材料的溫度和干燥速率也逐漸增加，直到干燥過(guò)程的最后。 CFB片狀食品產(chǎn)品的干燥行為與圖6所示的沙子又有些不同。顯然,CFB切片土豆的干燥特性與在傳統(tǒng)的干燥過(guò)程基本相似。在一開(kāi)始,有一個(gè)短暫的最初階段。在這一時(shí)期,機(jī)床材料預(yù)先加熱;機(jī)床溫度迅速達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，干燥速率快速增加。這個(gè)初步的時(shí)期之后是一個(gè)干燥速率穩(wěn)定階段。在恒定的速率期,測(cè)試材料的表面覆蓋著一層很薄的水膜。氣體流動(dòng)至材料的熱轉(zhuǎn)移用來(lái)完全蒸發(fā)水分,所以切片材料的溫度保持平衡，溫度和干燥速度是在最大值。這是很重要的,土豆的主要的水分含量是細(xì)胞水分,所以恒定的速率時(shí)期是很短暫的。最重要的干燥過(guò)程是在降速時(shí)期完成的。在降速時(shí)期,表面附近的干燥層出現(xiàn)并由于內(nèi)部水分外流的運(yùn)輸阻力更大而逐漸減弱。這導(dǎo)致熱傳遞阻力增加,干燥速率在第一階段迅速降低。干層后的溫度已上升到一定的值,干燥速率慢慢的減少。這表明,在該降速時(shí)期，切片土豆在循環(huán)流化床干燥機(jī)可以分開(kāi)成兩個(gè)不同的階段。這對(duì)工程設(shè)計(jì)與操作都至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 干燥過(guò)程中切片土豆比塊狀土豆有一個(gè)更大的干燥速率和較短的干燥時(shí)間。這是因?yàn)樵谇衅牧现袕膬?nèi)細(xì)胞到外蒸發(fā)表面的水分運(yùn)輸距離比在塊狀材料中要短。特別值得一提的是，在干燥過(guò)程中，在第二階段的降速時(shí)期片狀材料更短。 一般來(lái)說(shuō),由于薄片材料可能被流態(tài)化和混合得很好,干燥時(shí)間極短。例如,CFB切片土豆的干燥時(shí)間比隧道式干燥機(jī)短15倍，比常規(guī)流化干燥器短5倍。 3.3.操作參數(shù)的影響 3.3.1表面氣體流速 很明顯,表面流速的增加將增加流化的程度,因此,氣體階段與固體階段之間的熱量與質(zhì)量傳遞可能會(huì)大幅提高。這導(dǎo)致了干燥速度更大和干燥時(shí)間短,是,如圖7。這臨界水分含量會(huì)隨氣流速度增加而增加，如圖7虛線(xiàn)所示。對(duì)于食品原料,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在穩(wěn)定速度時(shí)期和在第一時(shí)期，干燥速度會(huì)隨著在低氣流速度區(qū)域的氣體流速的增加而增加。因此,總干燥時(shí)間會(huì)減少。然而,當(dāng)流速增加到一定值,恒定的速率會(huì)消失,降速時(shí)期的第一階段減短而第二階段增長(zhǎng)。 . 圖7表觀(guān)氣速對(duì)水分含量的影響 (dpD0.411 mm, MD2.50 kg, !D41.9 rad s?1, HinD0.016 kg kg?1): (1) U0D1.66ms?1; (2) U0D2.17ms?1. M.H. Shi et al. / 化工雜志 78 (2000) 107–113 111 總干燥時(shí)間就會(huì)保持不變;這是因?yàn)轳R鈴薯的主要水含量是內(nèi)層細(xì)胞水和主要的干燥過(guò)程是在降速時(shí)期的第二階段。增加進(jìn)口燃?xì)鉁囟?所有的干燥速率和干燥周期總數(shù)增加，干燥時(shí)間就減少。然而,燃?xì)鉁囟鹊脑黾訒?huì)受制于干燥食物的質(zhì)量。我們的測(cè)試中,最好的入口氣體溫度大約是100-110℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明, 在相同的操作條件下，固定尺寸的切片蘿卜的干燥速率比切片土豆的更大。這是因?yàn)槲⒂^(guān)組織的測(cè)試實(shí)例表明,蘿卜比土豆有一個(gè)更大的帶有一種更加規(guī)則性排列細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而且，蘿卜細(xì)胞里液體的粘性更小；這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)讓蘿卜容易干燥。 3.3.2.旋轉(zhuǎn)速度 相同的氣速,降低床上旋轉(zhuǎn)速度將會(huì)減少離心力作用于物質(zhì)的流態(tài)化程度,而提高材料的流化程度;這導(dǎo)致氣體階段和固體階段之間的熱量和質(zhì)量傳遞會(huì)增加。因此,當(dāng)減少機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度,干燥速度增加了,如圖8。并且整個(gè)機(jī)床的干燥過(guò)程會(huì)比較均勻。這意味著,對(duì)于CFB一個(gè)給定的材料干燥,機(jī)床轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量放低，直到流化狀態(tài)可能就不能維持。當(dāng)通過(guò)提高在CFB干燥器內(nèi)的氣體速度來(lái)增強(qiáng)干燥過(guò)程， 同時(shí),必須增加速度,避免干燥材料從機(jī)床上吹出去。在理論上,通過(guò)限制CFB機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度，在任何氣體流速下機(jī)床操作都能是最佳流化狀態(tài)。 圖8.旋轉(zhuǎn)速度的影響 (dpD0.411 mm, MD2.41 kg, U0D 1.43ms?1, HinD0.0123 kg kg?1): (1) !D52.4 rad s?1; (2) !D41.9 rad s?1. 圖 9. 粒子直徑的影響 (MD2.4 kg, !D41.9 rad s?1, U0D 1.43ms?1, HinD0.0123 kg kg?1): (1) dpD0.245 mm; (2) dpD0.411 mm. 3.3.3.粒子直徑 圖9顯示了CFB下粒子直徑對(duì)干燥行為的影響。顯而易見(jiàn)的是,對(duì)于走直徑更大的粒子，由于氣體和固體顆粒之間更大的下滑速度，干燥過(guò)程中的熱量與質(zhì)量傳遞將會(huì)增強(qiáng)。 因此,CFB干燥速率會(huì)隨著粒子直徑的增加而增加，如圖9所示。然而,隨著增加物質(zhì)維度,內(nèi)部傳熱傳質(zhì)阻力會(huì)增加,因此,對(duì)于一個(gè)給定的干燥材料,在特定操作條件下，那對(duì)于決定干燥過(guò)程中最佳材料規(guī)模是非常重要的。 3.3.4.機(jī)床厚度 圖10顯示初始床厚度的影響上干燥工藝?？梢钥闯?以提高料層厚度,干燥速率會(huì)減少,這是因?yàn)闅怏w階段和固體階段之間的熱量與質(zhì)量傳遞的驅(qū)動(dòng)力在陜窄的機(jī)床條件下更大。 圖 10. 機(jī)床厚度的影響 (dpD0.411 mm, !D41.9 rad s?1, U0D1.43ms?1, HinD0.0123 kg kg?1): (1) L0D30 mm; (2) L0D20 mm. 112 M.H. Shi et al. / 化工雜志78 (2000) 107–113 圖 11.初始水分含量(dpD0.411 mm, MD2.48 kg, !D41.9 rad s?1, U0D1.71ms?1, HinD0.016 kg kg?1): (1) x0D0.221 kg kg?1; (2) x0D0.0574 kg kg?1. 3.3.5.初始水分含量的影響 很明顯,初始水分含量越大的材料干燥時(shí)間更長(zhǎng) (圖11),但是干燥特性都是相同的。唯一的區(qū)別在于恒定速率階段的持續(xù)時(shí)間。 3.4.熱量傳遞關(guān)聯(lián)性 65%的實(shí)驗(yàn)操作都是通過(guò)濕沙和玻璃珠進(jìn)行的，機(jī)床高度固定為10-30mm之間，雷諾系數(shù)從5.47到35.3以及離心力這重力的10.08到28倍。熱量傳遞系數(shù)被轉(zhuǎn)換成努塞系數(shù)，看作是平均溫度下的平均直徑和熱電導(dǎo)率。使用迴歸分析的程式，獲得了在干燥過(guò)程中的CFB氣體與粒子間熱量傳遞的無(wú)量綱關(guān)聯(lián)。擴(kuò)散系數(shù)的指數(shù)比(Prandtl號(hào)碼)已被假設(shè)為1 / 3; 圖12.試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的比較 （公式7） 因此，合適的參數(shù)范圍內(nèi)對(duì)上述二者的相互關(guān)系是,FcD10.0-28.0 ReD5.0-42.0。 努塞爾系數(shù)定義為NuDhdp /λ;雷諾數(shù)為ReDρgU0dp / μ;普朗特?cái)?shù)是PrDCpgμ/λ; 然后,無(wú)量綱的離心力被定義為Fc=ro ω2/g。圖12顯示的是試驗(yàn)的熱量傳遞與公式7的計(jì)量值比較。這項(xiàng)工作測(cè)試得到的所有數(shù)據(jù)偏差在25%以?xún)?nèi)。 4. 結(jié)語(yǔ) 1.CFB可能可以在填充床上操作,剛剛出現(xiàn)的流化或流化機(jī)床在給定的流速下，通過(guò)使用一個(gè)強(qiáng)流率的離心力場(chǎng)，可以維持穩(wěn)定的流化狀態(tài)。 2.CFB分散器附近沒(méi)有明顯的“活躍區(qū)域”。在表觀(guān)氣速、粒子直徑、粒子形狀因子、、粒子密度、機(jī)床厚度和機(jī)床轉(zhuǎn)速的影響下，氣體與團(tuán)體之間的熱傳遞產(chǎn)生。 3.CFB干燥器中，干燥過(guò)程可以分為三個(gè)階段,干燥速度隨著表觀(guān)氣速和顆粒直徑的增加及旋轉(zhuǎn)速度和初始機(jī)床厚度的減少而增加， 4．在CFB中切片食品產(chǎn)品能夠流化和混合和非常好。壓降曲線(xiàn)有一個(gè)最大值，臨界流化參數(shù)隨著干燥產(chǎn)品及材料本身形狀和大小的變化及操作條件的變化而變化。 5.切片食品產(chǎn)品可以干得很好很快。干燥的主要過(guò)程是在降速期間,干燥速率速率取決于干燥產(chǎn)口的材料、形狀、和尺寸以及操作條件。 5．術(shù)語(yǔ) a 顆粒表面每單位體積 Cpg,Cps 氣體或固體的比熱容 Dp 平均粒子直徑 DAB 分子擴(kuò)散性 Fc 無(wú)量鋼的離心力， G 氣體質(zhì)量流率 h 熱傳系數(shù) H 機(jī)床寬度；氣體可濕性 Lo 固定床厚度 M 干燥材料的重量 n 機(jī)床轉(zhuǎn)速（每分鐘轉(zhuǎn)速） Nu 努塞爾數(shù)，hdp/ △P 壓降（kpa） Pr 普朗特系數(shù)， R 干燥速率 Re 雷諾系數(shù) T 溫度 U0 表面氣體流速 x 水分含量 希臘字母 ε 多孔性 λ 導(dǎo)電性 μ 氣體粘度 υ 氣體運(yùn)動(dòng)粘度 氣體或固體密度 球形 ω 角速度 致謝 本項(xiàng)目由中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)支持。 參考文獻(xiàn) [1] M.E. Lazar, D.F. Farkas, The centrifugal fluidized bed. 2. Drying studies on piece form foods, J. Food Sci. 36 (1971) 315–319. [2] M.E. Lazar, D.F. Farkas, J. Food Sci. 44 (1979) 242–246. [3] G.E. Brown, D.F. Farkas, Centrifugal fluidized bed, Food Technol. 26 (12) (1972) 23–30. [4] R.A. Carlson, R.L. Roberts, D.F. Farkas, Preparation of quick cooking rice products using a centrifugal fluidized bed, J. Food Sci. 41 (1976) 1177–1179. [5] D.F. Hanni, D.F. Farkas, G.E. Brown, Design and operating parameters for a continuous centrifugal fluidized bed drier, J. Food Sci. 41 (1976) 1172–1176. [6] C.I. Metcalfe, J.R. Howard, Fluidization, Cambridge University Press, Cambridge, 1978, pp. 276–327. 13 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯 題目 關(guān)于離心流化床烘干機(jī)熱量與質(zhì)量傳遞的試驗(yàn)研究 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 088105403 學(xué) 生 姓 名 陳強(qiáng)華 指 導(dǎo) 教 師 張緒坤 填 表 日 期 2012 年 4 月 2 日 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 雙軸無(wú)重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：陳強(qiáng)華 班級(jí)：088105403 指導(dǎo)老師：張緒坤 摘要：混合可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，混合操作是從化學(xué)工業(yè)開(kāi)始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過(guò)程的一部分而被廣泛應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的混合操作均系機(jī)械混合，以中、低壓立式鋼制容器的混合設(shè)備為主?；旌显O(shè)備主要由混合裝置、軸封和混合罐三大部分組成。 本設(shè)計(jì)的課題是雙軸無(wú)重力粉塵混合機(jī)主要涉及反應(yīng)混合機(jī)的混合單元的設(shè)計(jì)，主要包括混合罐、電動(dòng)機(jī)及減速器的選型、支撐裝置設(shè)計(jì)、軸的密封設(shè)置的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：混合機(jī) 雙軸無(wú)重力 混合單元 機(jī)械設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師簽名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 雙軸無(wú)重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計(jì) II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1、生產(chǎn)率：5噸/時(shí)； 2、裝機(jī)容量：11千瓦； 3、分批混合：500kg/批； 4、產(chǎn)品質(zhì)量：混合均勻度變異系數(shù)cv≤5%； 5、能耗：耗電≤5kWh/t； III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1．查閱資料，英文資料翻譯 （2周）3月24日～4月8日 2．撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 （1周）4月9日～4月13日 3．設(shè)計(jì)并繪制混合機(jī)混合單元裝配圖 確 （4.5周）4月14日～5月16日 4．繪制主要零件圖若干張 （2.5周）5月17日～6月3日） 5．編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）一份 （2周）6月4日～6月17日 6．畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 （1周）6月18日～ 6月27日 Ⅳ 、主 要參考資料： [1] 璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 金國(guó)淼等.攪拌設(shè)備(化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)). 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [3] 徐灝主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.12 [4] 李克永.化工機(jī)械手冊(cè). 天津: 天津大學(xué)出版社，1991.5 [5] Bathala C. Redlaty, V. S. Muvthy, Madaboosi S. Ananth, Chamarti D. P. Rao. Modeling of continuous Fertilizer Cranulation process for control. Part. Part. Syst. Charact 15(1998):156-160 機(jī)械與材料工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)類(lèi) 0881054 班 學(xué)生（簽名）： 陳強(qiáng)華 日期： 自 2012 年 3 月 2 日至 2012 年 6 月 23 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 張緒坤 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 系（室）主任（簽名）： 附注:任務(wù)書(shū)應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)首頁(yè)。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題目雙軸無(wú)重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 088105403 學(xué) 生 姓 名 陳強(qiáng)華 指 導(dǎo) 教 師 張緒坤 填 表 日 期 2012 年 4 月 10 日 1、 選題的依據(jù)及意義： 本課題符合本專(zhuān)業(yè)貫徹因材施教的原則的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)基本要求；課題結(jié)合了生產(chǎn)科研和實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)任務(wù)；課題的類(lèi)型可能多種多樣；在保證教學(xué)基本要求的前提下，使畢業(yè)設(shè)計(jì)在教學(xué)計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)努力能夠完成。 混合可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，混合操作時(shí)從化學(xué)工業(yè)開(kāi)始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過(guò)程的一部分而被廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）與CAE（計(jì)算機(jī)輔助分析）得到了廣泛的應(yīng)用，因此，對(duì)混合機(jī)設(shè)計(jì)并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析能夠?yàn)榻窈蟮墓ぷ鞣e累一些經(jīng)驗(yàn)，以便畢業(yè)后能很快適應(yīng)現(xiàn)代化的工作環(huán)境；通過(guò)運(yùn)用四年來(lái)學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)手段，檢索國(guó)內(nèi)外資料，使自己的專(zhuān)業(yè)綜合能力得到提高，以適應(yīng)以后工作崗位的要求；通過(guò)與同學(xué)探討，請(qǐng)教指導(dǎo)老師提高了溝通能力。 2、 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）： 研究概況：目前國(guó)內(nèi)混合機(jī)，均向著混合精度高、速度快、殘留量小、低耗高效、系列化和適用范圍廣等方向研制和發(fā)展，其中以雙軸無(wú)重力臥式混合機(jī)的發(fā)展為迅速。國(guó)內(nèi)各企業(yè)、科研部門(mén)所研制的臥式雙軸無(wú)重力混合機(jī)機(jī)型結(jié)構(gòu)基本相同。國(guó)外的雙軸無(wú)重力混合機(jī)在20世紀(jì)80年代末已經(jīng)開(kāi)始研制，挪威Forberg公司在上 20 世紀(jì) 90 年代初推出了雙軸無(wú)重力系列混合機(jī)［8］，其有效容積 25 至 5000，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、混合機(jī)理、傳動(dòng)方式與國(guó)內(nèi)雙軸槳葉式混合機(jī)基本相同。目前國(guó)外流行的翻轉(zhuǎn)雙軸無(wú)重力混合噴涂機(jī)是在普通雙軸槳葉無(wú)重力式混合機(jī)基礎(chǔ)之上研制而成的。但需要增加一系列的液體噴涂和真空管道以及一套機(jī)體翻轉(zhuǎn)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜。 發(fā)展趨勢(shì)：混合是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的生產(chǎn)工藝，隨著中國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，混合系統(tǒng)及混合設(shè)備的發(fā)展將越來(lái)越強(qiáng)大?；旌细采w著整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如化工、食品、建材、藥品、化肥，我們每天每時(shí)使用的產(chǎn)品在生產(chǎn)中至少有一步混合工藝。無(wú)重力混合機(jī)廣泛用于化工、化妝品、洗滌劑、農(nóng)藥、染料、食品、釀造、飼料、建材、陶瓷、涂料、樹(shù)脂等物料的混合。無(wú)重力混合機(jī)具有混合時(shí)間短、混合均度高等特點(diǎn)。其屬于新型高效類(lèi)混合設(shè)備，性能遠(yuǎn)比常規(guī)的雙螺旋環(huán)帶混合機(jī)優(yōu)越。而快速無(wú)殘留雙軸無(wú)重力混合機(jī)也將為國(guó)內(nèi)物料機(jī)械的進(jìn)步掀開(kāi)新的一頁(yè)。 三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 研究?jī)?nèi)容：本設(shè)計(jì)的課題是雙軸無(wú)重力粉塵混合機(jī)主要涉及反應(yīng)混合機(jī)的混合單元的設(shè)計(jì)，主要包括混合罐、電動(dòng)機(jī)及減速器的選型、支撐裝置設(shè)計(jì)、軸的密封設(shè)置的設(shè)計(jì)。 實(shí)驗(yàn)方案：(1).結(jié)構(gòu)尺寸的確定； (2).混合機(jī)大小的確定及轉(zhuǎn)速和功率的計(jì)算； (3).由混合機(jī)功率來(lái)做電機(jī)的選型設(shè)計(jì)； (4).由電機(jī)的型號(hào)尺寸來(lái)做聯(lián)軸器的選型設(shè)計(jì)； (5).由聯(lián)軸器的型號(hào)尺寸來(lái)決定軸徑以及對(duì)所決定的軸徑驗(yàn)證； (6).由軸徑來(lái)做軸承的選型； (7).由軸承的尺寸來(lái)做機(jī)座及支撐座的選型設(shè)計(jì) 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 1 目標(biāo)：把大學(xué)四年里所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地復(fù)習(xí)一遍，也學(xué)到了更多的知識(shí)，為以后工作打下基礎(chǔ)。 2 主要特色：根據(jù)原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)雙軸無(wú)重力混合機(jī)，用CAD,Word軟件完成本次課程設(shè)計(jì)。 3工作進(jìn)度： 1．查閱資料，英文資料翻譯 （2周） 2．撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 （1周） 3．設(shè)計(jì)并繪制混合機(jī)混合單元裝配圖 確 （4.5周） 4．繪制主要零件圖若干張 （2.5周） 5．編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）一份 （2周） 6．畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 （1周） 5、 參考文獻(xiàn) [1] 李慶華主編. 材料力學(xué) （第二版）.成都：西南交通大學(xué)出版社，2002 [2] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （第四版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [3] 朱孝錄主編. 機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [4] 何鳴新、錢(qián)可強(qiáng)主編. 機(jī)械制圖 （第四版）.北京：高等教育出版社，2001 [5] 陳秀寧主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （第二版）.杭州：浙江大學(xué)出版社，1999 [6] 唐金松主編. 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992 [7] 何鏡民主編. 公差配合使用指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [8] 唐保寧、高學(xué)滿(mǎn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1993 [9] 甘永立主編. 幾何量公差與檢測(cè). 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005 [10] 方昆凡主編 . 公差與配合技術(shù)手冊(cè).北京：北京出版社，1999 [11] 張祖立，機(jī)械設(shè)計(jì)，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004.8。 [12] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，李益民，機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，2008。 [13].化工輕工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ).成都：科技大學(xué)出版社，1988年 [14].過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2001年 [15] 璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2001 [16] 金國(guó)淼等.攪拌設(shè)備(化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)). 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [17] 徐灝主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.12 [18] 李克永.化工機(jī)械手冊(cè). 天津: 天津大學(xué)出版社，1991.5 [19] Bd.H.Ernst．Die Hebezeuge，1999 [20] Lawrence S. Gould. Solid Modelers Are Doing More of the Manual Design Work [21] Dirk Spindler Georg von Petery INA-Schaeffler KG. Angular Contact Ball Bearings for a Rear Axle Differential.SAE ，2003 [22] Bathala C. Redlaty, V. S. Muvthy, Madaboosi S. Ananth, Chamarti D. P. Rao. Modeling of continuous Fertilizer Cranulation process for control. Part. Part. Syst. Charact 15(1998):156-160 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：雙軸無(wú)重力粉體混合機(jī)混合單元的設(shè)計(jì) 系 別 航空工程系 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào) 088105403 學(xué)生姓名 陳強(qiáng)華 指導(dǎo)教師 張緒坤 二O一二 年 六 月 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目 錄 1 緒論 1 1.1 混合設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1 1.2 混合物料的種類(lèi)及特性 2 2 混合罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2.1 罐體的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型 2 2.1.1 筒體及封頭型式 2 2.1.2 確定內(nèi)筒體和封頭的直徑 2 2.1.3 確定內(nèi)筒體高度H 3 2.1.4 選取夾套直徑 3 2.1.5 校核傳熱面積 3 2.2 內(nèi)筒體及夾套的壁厚計(jì)算 3 2.2.1 選擇材料，確定設(shè)計(jì)壓力 4 2.2.2 夾套筒體和夾套封頭厚度計(jì)算 5 2.2.3 內(nèi)筒體壁厚計(jì)算 6 2.3入孔選型及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 6 2.4混合器的選型 8 2.5混合附件 9 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 10 3.1 減速器和電動(dòng)機(jī)的選型條件 10 3.2 電動(dòng)機(jī)與減速器的選擇 10 3.3 聯(lián)軸器的選型 12 3.4 混合軸的設(shè)計(jì)及其結(jié)果驗(yàn)證 12 3.5 軸與槳葉、聯(lián)軸器的連接 12 3.5.1 連接形式 12 3.5.2 聯(lián)軸器與軸的連接 13 3.6 軸承的設(shè)計(jì)與校核 13 3.6.1 混合軸受力模型選擇與軸長(zhǎng)的計(jì)算 14 3.6.2 按扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算計(jì)算混合軸的軸徑 17 3.6.3 根據(jù)臨界轉(zhuǎn)速核算混合軸軸徑 20 3.6.4 按強(qiáng)度計(jì)算混合軸的軸徑 23 3.6.5 按軸封處（或軸上任意點(diǎn)處處）允許徑向位移驗(yàn)算軸徑 24 3.6.6 軸徑的最后確定 24 4 支撐裝置設(shè)計(jì) 24 4.1 混合機(jī)的支承部分 24 4.1.1 機(jī)座 25 4.1.2 軸承裝置 25 4.2 下支撐座的設(shè)計(jì) 26 4.2.1 軸承的選型 27 4.2.2 支撐套的設(shè)計(jì) 27 5 軸的密封 27 5.1 密封裝置的類(lèi)型 27 5.2 軸的密封選擇 27 5.3 封口錐結(jié)構(gòu)選型與計(jì)算 28 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 The design of double-axial without gravity powder mixer's mixing unit Student name: Chen Qianghua Class: 088105403 Supervisor: Zhang Xukun Abstract: Mixing can make two or more different substances dispersed into each other in each other, so as to achieve uniform mixing, that can also speed up the process of heat and mass transfer.In industrial production, mixing operation is started from the chemical industry, focusing on food, fiber, paper, petroleum, water treatment, as part of the process widely used. In industrial production, most of the mixing operations are mechanical mixing system to medium and low voltage vertical mixing equipment based steel containers. Mixing equipment mainly contains three major parts of mixing device,seal and mixed cans. The design issue is mainly related to biaxial mixer weightless dust mixed reaction mixer unit design, including mixed cans, motor and reducer selection, support equipment design, shaft seal set design. Keywords: Mixer Axis gravity Mixing unit Mechanical design Signature of supervisor: