開題報(bào)告：螺旋振動(dòng)干燥機(jī)的設(shè)計(jì)

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開題報(bào)告 課題名稱螺旋振動(dòng)干燥機(jī)設(shè)計(jì)

一、立論依據(jù)本課題的目的和意義在我國現(xiàn)階段大量的農(nóng)業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物收獲后的水分含量以及工業(yè)原材料的潮濕度往往偏高，貯藏時(shí)稍有不慎，就會(huì)使糧食，藥品或工業(yè)原材料受潮變質(zhì)，從而造成大量損失。因而對(duì)于糧食等需要干燥的物品而言，合理的干燥方法尤為重要。我國目前主要干燥方法還是靠日曬，機(jī)械干燥物料還沒有被大面積普及。因此，開發(fā)出適合我國國情的相關(guān)高效的干燥設(shè)備是我國糧食生產(chǎn)，藥品生產(chǎn)，工業(yè)原材料貯藏的一項(xiàng)重要工作。干燥操作作為最古老及最普通以及樣式繁多的工業(yè)加工處理方式，是指應(yīng)用熱能將固體，半固體甚至某些液體中的水分蒸發(fā)為氣體，使物料的水分含量降低。干燥的定義中不包括液體的濃縮，以及機(jī)械脫水等加工方式，如過濾、離心、沉淀以及從凝膠中超臨界萃取水分生成的多孔氣凝膠（即萃?。┗蛩^的通過分子篩干燥液體和氣體（即吸附）等操作。干燥加工的兩個(gè)必要特征是發(fā)生相變和生成固體終產(chǎn)品。由于在工業(yè)干燥操作中，大量使用熱空氣這樣的低效率干燥介質(zhì)，干燥操作耗能很高，即使相比干燥設(shè)備的最初投資，耗能成本依然比重很大。據(jù)報(bào)道，在發(fā)達(dá)國家干燥的耗能占總耗能的14%，造紙行業(yè)甚至能達(dá)到35%，顯然，在發(fā)達(dá)國家中，干燥的作用和能耗不能輕易忽視。干燥在化學(xué)、食品、農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)、聚合物、陶瓷、制藥、制漿和造紙、礦產(chǎn)和木材加工等工業(yè)中都是必不可少的操作?，F(xiàn)階段批量生產(chǎn)中，特別是糧食，中藥生產(chǎn)，對(duì)于干燥和篩選的質(zhì)量和效率往往有較高要求。傳統(tǒng)的手工式或人工通過篩子進(jìn)行篩選，不僅效率低下，而且難以保證質(zhì)量。對(duì)于干燥而言，日曬不僅需要一定場(chǎng)地限制，曬出的質(zhì)量也有可能會(huì)由于一定的隨機(jī)因素而變得不確定，效率也未必會(huì)達(dá)到人們期望的效果。對(duì)于效率和質(zhì)量要求較高的現(xiàn)代生產(chǎn)而言，高效可靠且精度較高的機(jī)械式干燥設(shè)備自然適合于現(xiàn)代生產(chǎn)。在相關(guān)生產(chǎn)中，大量物料需要進(jìn)行干燥脫水處理。目前，我國對(duì)于機(jī)械干燥物料的方案有許多，但是往往并不是能夠廣泛地投入實(shí)際生產(chǎn)中，只在大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或重要的物料等干燥的情況下才會(huì)投入使用。目前，較為廣泛投入使用的機(jī)械干燥物料的方法有對(duì)流傳熱式，傳導(dǎo)傳熱式，輻射傳熱式等機(jī)械干燥設(shè)備，以及相對(duì)應(yīng)的組合式干燥設(shè)備。而螺旋面振動(dòng)干燥機(jī)則是一種新型的多功能性的干燥設(shè)備，它是利用振動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)干燥塔作垂直振動(dòng)和扭振。通過螺旋面和篩網(wǎng)，以及引風(fēng)筒，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的振動(dòng)篩選以及干燥的功能。螺旋面能夠在有限的空間內(nèi)增加物料行程，有利于對(duì)物料充分的進(jìn)行振動(dòng)篩選和干燥，同時(shí)也降低了對(duì)于物料在篩選和干燥過程中的損傷和破損。對(duì)于農(nóng)作物，糧食，藥材，工業(yè)原材料等物料的干燥有著更為實(shí)際的意義。可以應(yīng)用在一部分批量較大，干燥和篩選要求效果好效率高，要求減少處理過程中物料損失的場(chǎng)合，對(duì)于替代傳統(tǒng)物料處理生產(chǎn)，減小勞動(dòng)量，提高物料處理質(zhì)量，保證生產(chǎn)效率具有顯著意義。特別地，對(duì)于堆密度小的超細(xì)粉體物料的干燥，傳統(tǒng)的方法是將物料置于托盤里放入箱內(nèi)加熱數(shù)小時(shí)，其間為了防止干燥不均勻還需打開箱門對(duì)物料進(jìn)行翻動(dòng)。這種方法不僅產(chǎn)量小，能耗大，而且不利于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。針對(duì)這類物料的特殊性，螺旋面振動(dòng)干燥機(jī)的優(yōu)勢(shì)則更為明顯，生產(chǎn)效率大大提高。目前螺旋面振動(dòng)干燥機(jī)能夠廣泛用于化工行業(yè)超細(xì)粉體材料干燥的生產(chǎn)，擴(kuò)大了其生產(chǎn)的適用范圍，降低成本，人力物力，其多功能性，結(jié)構(gòu)簡單，占地小等優(yōu)勢(shì)也在新式高效生產(chǎn)中起著更為重要的意義。二、文獻(xiàn)綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)在早年間，大多數(shù)關(guān)于干燥的科學(xué)和工程文獻(xiàn)都是用俄文、日文、德文和法文撰寫的。國內(nèi)在這方面的研究還實(shí)屬空白。但即便是這樣，干燥作為幾乎在所有工業(yè)部門都是關(guān)鍵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，消耗著大量的能源并且經(jīng)常決定產(chǎn)品的質(zhì)量，卻幾乎全世界的學(xué)術(shù)研究委員會(huì)都忽略掉了其發(fā)展的價(jià)值。但是在經(jīng)過了20世紀(jì)70年代早期的能源危機(jī)，人們意識(shí)到干燥是一個(gè)值得研究的領(lǐng)域，開始建立起一個(gè)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界進(jìn)行研究成果和技術(shù)交流的平臺(tái)。國際上的干燥技術(shù)研究統(tǒng)計(jì)資料一般都來自1982年創(chuàng)辦的國際性期刊《干燥技術(shù)》，在該期刊中美國和加拿大的文獻(xiàn)數(shù)量都在同一數(shù)量級(jí)上（以平均人口來計(jì)）。一些歐洲的國家如法國、波蘭、芬蘭等在研究與開發(fā)領(lǐng)域做的更多。有調(diào)查表明，大多數(shù)著名的干燥設(shè)備制造商都在西歐，盡管他們可能在北美有分公司或許可證。涉及農(nóng)業(yè)和食品行業(yè)的論文局各工業(yè)部門之首；另外其有關(guān)數(shù)學(xué)模型與相關(guān)設(shè)備的論文居各主題之首。東西歐各國對(duì)于國際上的干燥技術(shù)的研究和新型干燥設(shè)備的開發(fā)起著重要的推動(dòng)作用。反觀國內(nèi)，結(jié)合國內(nèi)外當(dāng)前的需要，國內(nèi)市場(chǎng)的常規(guī)干燥設(shè)備，以及主要的國際市場(chǎng)干燥設(shè)備，基本都在中國制造，這表明，在中國干燥設(shè)備進(jìn)口為導(dǎo)向的歷史已經(jīng)結(jié)束。但是，仍存在一些問題和困難，據(jù)中國通用機(jī)械干燥設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，未來幾年，我國化工行業(yè)干燥設(shè)備的年需求量設(shè)備3000(套)左右；制藥干燥設(shè)備的年需求量將達(dá)到3000(套)左右；農(nóng)業(yè)，林業(yè)，糧食，輕工等行業(yè)，如干燥設(shè)備，年需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到5000(套)左右?！笆濉逼陂g，中國干燥設(shè)備在國內(nèi)市場(chǎng)占有率已達(dá)到90%。目前，存在問題的主要是區(qū)域重點(diǎn)和技術(shù)創(chuàng)新能力的方法。中國干燥設(shè)備行業(yè)的大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)在該行業(yè)的基礎(chǔ)上逐步產(chǎn)生早期企業(yè)，企業(yè)分布較為集中，相對(duì)集中的地理位置，人員結(jié)構(gòu)存在的嚴(yán)重缺陷。到目前為止，企業(yè)主要分布在江蘇，浙江，上海，遼寧等地，這些企業(yè)占整個(gè)行業(yè)幾乎是總數(shù)的50%。而與此形成鮮明對(duì)比的是，有中國的一些地區(qū)不存在干燥設(shè)備制造商，對(duì)于高度競爭性的行業(yè)，有些公司專注于眼前的結(jié)果，不需要任何系統(tǒng)性的發(fā)展，忽略了提高行業(yè)整體素質(zhì)和技術(shù)水平，進(jìn)展緩慢，嚴(yán)重妨礙了正常發(fā)展的行業(yè)。技術(shù)開發(fā)能力不強(qiáng)是由于自改革開放以來，尤其是近些年以來，中國的經(jīng)濟(jì)增長潛力得到有效釋放，短缺經(jīng)濟(jì)的供給和需求發(fā)生了根本的變化，初步形成了有一定壓力的買方市場(chǎng)。企業(yè)專注于當(dāng)前的市場(chǎng)需求以及將來的需求，而不是尋找和開拓新市場(chǎng)。因此，在烤箱，振動(dòng)流化床干燥機(jī)和其他更為成熟的產(chǎn)品，制造商們更集中，更具有競爭力。當(dāng)前我國的干燥設(shè)備行業(yè)主要靠中小企業(yè)的發(fā)展，以及模仿相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，用以完善的推出新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量。中國干燥設(shè)備技術(shù)與世界發(fā)達(dá)國家相比，在同一行業(yè)內(nèi)還有一定的差距。當(dāng)前的國內(nèi)干燥設(shè)備市場(chǎng)，大多以技術(shù)含量較低的產(chǎn)品為主。容易忽視掉國際干燥設(shè)備的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，如節(jié)能，數(shù)學(xué)模型優(yōu)化現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等?，F(xiàn)如今隨著改革開放的日益進(jìn)行，將有更多的進(jìn)入國內(nèi)市場(chǎng)的國際相關(guān)行業(yè)巨頭加入行業(yè)競爭，我們將面臨巨大的競爭壓力。世界領(lǐng)先的干燥設(shè)備制造商，如丹麥尼魯集團(tuán)有限公司和日本大河原株式會(huì)社均在中國設(shè)立了一個(gè)又一個(gè)分支機(jī)構(gòu)，抓住中國市場(chǎng)。在加快經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程中，國際上會(huì)有更多的公司將針對(duì)中國市場(chǎng)，加入日益激烈的競爭中來，這要求我們必須通過企業(yè)的進(jìn)步，吸收國外先進(jìn)技術(shù)，以及自主創(chuàng)新及發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)國際競爭力?，F(xiàn)如今，規(guī)模的設(shè)備，設(shè)備控制的自動(dòng)化程度，設(shè)備質(zhì)量與可靠性，設(shè)備抗腐蝕能力的提升，功能的多樣化，產(chǎn)品生命周期繼續(xù)延長。相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)組織企業(yè)參與國際技術(shù)交流和吸收相關(guān)前沿成果與技術(shù)，以加快國內(nèi)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度，以提高技術(shù)水平，改變盲目發(fā)展的現(xiàn)狀。所閱文獻(xiàn)的查閱范圍及手段文獻(xiàn)查閱網(wǎng)站:圖書館電子資源,中國知網(wǎng)CNKI，WebofScience，網(wǎng)絡(luò)檢索，百度學(xué)術(shù)等查閱范圍:國內(nèi)外期刊,博碩士論文,文獻(xiàn),報(bào)紙,會(huì)議,相關(guān)專利等參考文獻(xiàn)[1]劉雄心,李夢(mèng)瑤,譚鐵仁,高智,劉明遠(yuǎn).LZG螺旋振動(dòng)干燥機(jī)的研制[J].包裝與食品機(jī)械,2012,(01):41-44+36.[2]鄭科梁,林向陽,張興武.螺旋夾層振動(dòng)干燥機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì),2003,(02):45-46+50.[3]范炳洪,劉馗.LZG系列螺旋振動(dòng)干燥機(jī)的高新技術(shù)[J].機(jī)電信息,2005,(04):22-24.[4]梅國暉,任立義,馬油平.立式振動(dòng)輸送干燥機(jī)振動(dòng)參數(shù)與物料停留時(shí)間的關(guān)系[J].化工裝備技術(shù),2000,(02):12-14.[5]劉雄心.糧食干燥新技術(shù)研究[J].包裝與食品機(jī)械,2012,(02):57-61.[6]劉極峰,趙敬云.螺旋垂直振動(dòng)輸送干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[J].河南機(jī)專學(xué)報(bào),1997,(04):1-7.[7]劉極峰,楊小蘭,趙敬云,劉國華,崔立達(dá),李林.螺旋垂直振動(dòng)輸送干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械,1999,(03):49-51+48.[8]孟祥春.螺旋振動(dòng)流動(dòng)干燥機(jī)[J].飼料工業(yè),1998,(02):10-11.[9]胡耀新.振動(dòng)干燥機(jī)的技術(shù)改進(jìn)研究[J].硬質(zhì)合金,1999,(03):184-188.[10]丁應(yīng)生.螺旋振動(dòng)干燥機(jī)及其振動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械,2001,(05):6-7+18.[11]丁應(yīng)生.螺旋面振動(dòng)干燥機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用[J].糧油加工與食品機(jī)械,2004,(01):53-54.[12]鄭科梁,林向陽,張興武.螺旋夾層振動(dòng)干燥機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì),2003,(02):45-46+50.[13]劉廣文.干燥設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.07[14]潘永康.現(xiàn)代干燥技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1998.09[15]我國干燥設(shè)備發(fā)展方向[J].通用機(jī)械,2004,(10):56.[16]劉相臣.國內(nèi)外干燥設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].化工裝備技術(shù),2000,(06):13-15.[17]ALAMZADH,SCHAKJ,ZHAOW.Vibratingfluidbeddryerforuseincircularvibratoryprocessorforvibratingmaterial,hasdryerstagepositionedinstackedconfigurationwithrespecttoanotherdryerstage,anddriveassemblycoupledtovibratedryerstages[P].KASONCORP(KASO-Non-standard),2016-73683H[08].

三、研究內(nèi)容1．課題的構(gòu)想與思路傳統(tǒng)的振動(dòng)干燥機(jī)僅僅是通過電機(jī)引起激振力，在外部激振力的作用下使物料流化，通過間接加熱，在真空狀態(tài)下干燥物料，可以分為圓筒立式和圓筒臥式兩種。主要靠圓筒翻動(dòng)粉末而實(shí)現(xiàn)干燥的思路。但是這種振動(dòng)干燥機(jī)可能會(huì)存在干燥不完全的缺陷，大塊的或者大量物料中夾雜在內(nèi)部的部分無法干燥完全。螺旋面振動(dòng)干燥機(jī)，利用螺旋面和篩網(wǎng)，分離物料中的大塊，同時(shí)在有限的空間內(nèi)使物料行程增加，使物料更加均勻地排布，有利于干燥。通過引風(fēng)筒，將風(fēng)引入螺旋面干燥機(jī)主體，干燥物料。底盤電機(jī)褂板裝有激振電機(jī)，提供垂直方向激振力和繞垂直方向激振力矩。同時(shí)外筒外壁根據(jù)需要設(shè)有隔熱層，隔離溫度，便于更好地進(jìn)行干燥。隔震彈簧可以隔離外筒和支架，避免引起基體振動(dòng)以及便于振動(dòng)主體更好地振動(dòng)。2．主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1.激振電機(jī)的選擇：計(jì)算時(shí)考慮同步理論的因素2.運(yùn)動(dòng)參數(shù)的相關(guān)計(jì)算：拋擲指數(shù)，振動(dòng)頻率，振動(dòng)方向角，螺旋升角3.結(jié)構(gòu)尺寸的確定：槽寬，螺距，內(nèi)筒半徑，外筒半徑，螺旋立邊高度，干燥機(jī)高度，螺旋槽圈數(shù)4.隔振彈簧選擇3．?dāng)M解決的關(guān)鍵技術(shù)1.計(jì)算出所用激振電動(dòng)機(jī)需要提供的豎直激振力以及扭轉(zhuǎn)激振力，合理選擇電機(jī)參數(shù)以及激振時(shí)需要的偏心塊和相應(yīng)的調(diào)整塊；2.螺旋面尺寸參數(shù)（螺距。料槽寬度，立板高度，內(nèi)外筒半徑等）、激振電機(jī)、隔振彈簧等的合理選擇；3.物料拋擲運(yùn)動(dòng)過程的相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇（拋擲指數(shù)，運(yùn)動(dòng)方向角，螺旋升角，物料平均輸送速度等）。4．總體設(shè)計(jì)方案1.初始條件的確定以及干燥過程的物流和熱量衡算2.確定物料在干燥機(jī)內(nèi)工作的沉降速度3.計(jì)算相關(guān)振動(dòng)參數(shù)并選取相關(guān)電機(jī)彈簧等4.設(shè)計(jì)干燥機(jī)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的校核工作5.編寫說明書5、預(yù)期效果干燥，篩選，效果好，體積小，激振合理，篩選能力高，結(jié)構(gòu)盡量簡單可行，制造安裝成本低，振動(dòng)時(shí)對(duì)地基損傷小，可靠性好，壽命長，易于清理干燥機(jī)內(nèi)部，工作效率高