一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法及其出料口結構技術

一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法及其出料口結構，其特征在于：該方法是應用最速降線原理，對現有氣流干燥設備四棱形臺形出料口進行結構改進設計，得到一最速降線曲面，將該曲面安裝于干燥設備出口發生偏料的一側，獲得改造后的出料口結構，以調整出料口內部煙絲物料的流動方向，減少偏料現象。本發明專利技術的優點在于：1）按照本發明專利技術方法改進的出料口結構能有效降低氣流干燥設備出料口物料的偏料現象，同時對系統內部的壓強造成很小影響，從而提高煙絲物料的水分均勻性與穩定性，進而提高煙絲加工品質與原料利用率。2）出料口結構設計簡單，加工方便。

【技術實現步驟摘要】
一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法及其出料口結構
本專利技術涉及一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法及其出料口結構，具體是以最速降線為輪廓線，對氣流干燥器出料口側面進行結構設計，對氣流干燥設備出料口偏料的優化設計方法，屬于機械、材料生產

技術介紹
氣固流態化技術是一種用氣體流過固體顆粒堆積的床層而使得固體顆粒具有一般流體性質的技術，是現代多相相際接觸的工程技術，其隨流體速度變化的流化過程一般呈固定床、散式床、鼓泡床、節涌床、湍動床、快速流化床和氣流輸送7種流動狀態。由于使用流態化技術的流化床反應器具有相界面接觸面積大、傳熱傳質條件好、運行效率高、物料輸送靈活等優點而應用于現代化大型生產中。而流態化干燥是目前農產品、食品及生物制品脫水處理中廣泛涉及的干燥方法，現行的流態化干燥方式主要包括流化床和氣流床。其中氣流床干燥器采用固體流態化中的稀相輸送方式，將散狀物料顆粒懸浮于氣相干燥介質中進行脫水，具有氣固相傳熱傳質效率高、脫水處理量大等優點。因此，煙草加工工業中，采用氣流干燥方式是煙絲顆粒物料干燥采用的主要方式。迄今為止，一系列不同結構型式的氣流干燥器已被開發并應用于煙絲干燥工藝中，這種新開發的氣流干燥設備由于其低氣速、低干燥介質溫度的特點，具有對在制品熱處理強度低、產品香味成分保持好、能耗低等優點，得到較多關注。但是這種流態化干燥設備在工業生產中存在著煙絲偏料行為，即煙絲物料會集中在出料口一端，造成氣流干燥器出口物料干燥后水分不均一、產品加工質量均勻性不高等不足，降低了其加工能力以及原料利用效率。因此，對這種氣流干燥設備出料口進行結構設計，調整其出料口內部煙絲物料的流動方向，以減小偏料現象變得十分必要。目前氣流干燥設備出料口基本為四棱臺結構，水平截面是等腰梯形結構，設計與優化出料口結構方面的報道都處于空白。
技術實現思路
本專利技術的目的是基于最速降線原理設計了一種氣流干燥設備出料口結構的改進方法及其出料口結構，該結構有效降低氣流干燥設備出料口物料的偏料現象，同時對系統內部的壓強造成很小影響，從而提高煙絲物料的水分均勻性與穩定性，進而提高煙絲加工品質與原料利用率。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法，是應用最速降線原理，對現有氣流干燥設備四棱形臺形出料口進行結構改進設計，得到一最速降線曲面，將該曲面安裝于干燥設備出口發生偏料的一側，獲得改造后的出料口結構，以調整出料口內部煙絲物料的流動方向，減少偏料現象，具體步驟如下：（1）確定氣流干燥設備出料口的幾何形狀及尺寸，截取出料口水平截面；（2）以偏料側上底頂點B點為坐標原點，與上底邊形成夾角θ（這個角度選擇是依靠經驗、試驗來確定，與流量、氣流速度、偏料程度相關，這個角度一般在10°-20°之間）為y軸，以垂直y軸方向為x軸建立直角坐標系。在該直角坐標系下，計算偏料側下底頂點A點的坐標，以最速降線同時通A點和B點，求解最速降線s的參數r與t，獲得改造出口偏料的優化曲線，其中最速降線的函數表達式為（該表達式在百度百科中搜索最速降線即有）式中與為待定參數；（3）以最速降線s為改造出口偏料的輪廓線，以垂直于出料口水平截面方向為拉伸方向，對最速降線進行拉伸，形成一定寬度的最速降線曲面，該曲面即為這種氣流干燥設備改造后的側面。按照上述方法對現有的四棱臺式出料口進行改造，該四棱臺式出料口的水平截面和縱向垂直截面均為等腰梯形，按物流走向位于右邊的出料口側面為最速降線曲面。本專利技術的優點在于：1）按照本專利技術方法改進的出料口結構能有效降低氣流干燥設備出料口物料的偏料現象，同時對系統內部的壓強造成很小影響，從而提高煙絲物料的水分均勻性與穩定性，進而提高煙絲加工品質與原料利用率。2）出料口結構設計簡單，加工方便。附圖說明圖1為本專利技術設計方法流程圖。圖2為現有技術中四棱臺式出料口結構視圖，其中：a為俯視圖（也即水平截面圖），，b為a圖的左視圖，c為a圖的仰視圖（即出料口的前視圖），d為出料口三維立體圖。圖中箭頭方向為物料流動方向,1′為偏料位置，2′為出料口截面。圖3為本專利技術出口水平截面結構設計圖，A為上底面頂點，B為下底面頂點，1為偏料側，2為最速降線。圖4為本專利技術出口結構立體圖。具體實施方式本專利技術以下結合附圖做進一步描述：按前面所述的改進方法，以某卷煙廠的流態化干燥設備為例，進行出料口結構改造設計（1）流態化干燥設備的尺寸見圖2，確定設備出口需要改造的幾何區域尺寸，下底為1940x253mm的矩形，上底為1410x213mm的矩形，高為1040mm。出料口偏料側為右側面，近端點A點為下底面頂點，遠端點B點為上底面頂點，具體見圖3。（2）出料口結構水平截面為等腰梯形，偏料側為右側，右側下底頂點為A點，上底面頂點B點，物料從下底進入從上底流出，具體見圖3。以B點為坐標原點，建立坐標直角坐標系，根據物料的流量和偏料程度的實際情況，在實驗經驗的基礎上，y軸方向與梯形上底形成夾角θ為16°，以垂直y軸方向為x軸方向。根據氣流干燥設備出料口幾何尺寸，計算得出得到下頂點A點坐標為（930mm，537mm）。設計最速降線2，使得其同時通過B點與A點。根據最速降線的參數化方程，代入A點坐標，可得參數r為270mm，參數t為3.293弧度。最速降線的參數形式為（3）以最速曲線s為改造出口偏料的輪廓線，以垂直于橫截面方向為拉伸方向，對最速降線2進行拉伸，改造后的氣流干燥設備出料口結構見圖4。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法，其特征在于：是應用最速降線原理，對現有氣流干燥設備四棱形臺形出料口進行結構改進設計，得到一最速降線曲面，將該曲面安裝于干燥設備出口發生偏料的一側，獲得改造后的出料口結構，以調整出料口內部煙絲物料的流動方向，減少偏料現象，具體步驟如下：（1）確定氣流干燥設備出料口的幾何形狀及尺寸，截取出料口水平截面；（2）以偏料側上底頂點B點為坐標原點，與上底邊形成夾角θ為y軸，以垂直y軸方向為x軸建立直角坐標系；在該直角坐標系下，計算偏料側下底頂點A點的坐標，以最速降線同時通A點和B點，求解最速降線s的參數r與t，獲得改造出口偏料的優化曲線，其中最速降線的函數表達式為

【技術特征摘要】
1.一種基于最速降線的氣流干燥設備出料口結構改進方法，其特征在于：是應用最速降線原理，對現有氣流干燥設備四棱形臺形出料口進行結構改進設計，得到一最速降線曲面，將該曲面安裝于干燥設備出口發生偏料的一側，獲得改造后的出料口結構，以調整出料口內部煙絲物料的流動方向，減少偏料現象，具體步驟如下：（1）確定氣流干燥設備出料口的幾何形狀及尺寸，截取出料口水平截面；（2）以偏料側上底頂點B點為坐標原點，與上底邊形成夾角θ為y軸，以垂直y軸方向為x軸建立直角坐標系；在該直角坐標系下，計算偏料側下底頂點...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王樂，張二強，馬慶文，朱文魁，陳秋榮，林天勤，陳妍珣，鐘文焱，張煒，常明彬，鄧宏博，李斌，
申請(專利權)人：中國煙草總公司鄭州煙草研究院，福建中煙工業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：河南,41