颗粒物料搅拌混合设备设计及试验研究

摘要

农作物秸秆的利用在人类文明中存在已久，但在相当长的历史时期内作物秸秆却未得到充分的利用，尤其是近年来日益严重的环境污染问题，不少是由于在广大农村地区焚烧秸秆造成的。我国具有非常丰富的农作物秸秆资源，如何将其有效利用是对我国“三农”问题的一项重大考验。虽然用秸秆饲喂牛羊等反刍动物可降低一定的生产成本，但由于秸秆细胞壁的结构特点，使得其具有营养价值不高、利用率较低的特点，而通过固态发酵技术对秸秆原料进行处理，使得发酵后的产物具有粗蛋白含量高、动物采食率高、应用范围广等特点，因此该项技术具有极大的应用前景。但当前的秸秆发酵饲料生产多以传统工艺及装置为主，具有操作劳动强度大、生产效率低下、占用土地资源多的特点，因此开发新型的发酵装置很有必要。而发酵装置的关键技术在于发酵环境的控制，其中尤以传热传质为重点，而其中的物料的均匀混合则是传热传质的难点。 本课题在前人研究的基础上，利用液体发酵过程中导流筒的作用特点，结合固态物料混合过程中的立式螺旋输送结构，自行设计了一种新型的秸秆饲料混合装置，在经过设备安装调试及预试验后，以玉米爆米花为原料，以样品重量分布标准差为混合指标，研究了螺旋螺距、装料系数、螺旋转速及导流筒底边距死区隔板的高度对物料混合效果的影响。主要工作及试验结论如下。 （1）设计并制造了一台秸秆饲料混合装置，采用位置可调式导流筒结构，针对不同的可供物料进入间隙进行试验研究。 （2）样品重量分布标准差在混合均匀前的一段时间内都呈现波动变化，但不同的试验控制条件下的波动时间长短也不同，因而整体上的混合效果也不同。 （3）无论装料系数为多大，导流筒底边距死区隔板高度为170 mm时对样品重量分布标准差的影响效果优于导流筒底边距死区隔板高度为70 mm时，而导流筒底边距死区隔板高度为70 mm时对样品重量分布标准差的影响效果又优于导流筒底边距死区隔板高度为270 mm时；当控制导流筒底边距死区隔板高度为170 mm时，装料系数为0.2时对样品重量分布标准差的影响效果优于装料系数0.4时，而装料系数0.4时的效果又优于装料系数0.6时；当控制装料系数为0.4、导流筒底边距死区隔板为170 mm时，200 mm螺距对样品重量分布标准差的影响效果优于150 mm螺距；当控制装料系数为0.2、导流筒底边距死区隔板为170 mm、螺旋螺距200 mm时，螺旋转速40 r/min的混合效果优于螺旋转速10 r/min，而螺旋转速10r /min的混合效果又优于螺旋转速20 r/min，螺旋转速20 r/min的混合效果又优于螺旋转速30 r/min。 （4）当装料系数为 0.6 时，可生产处理物料量较大，此时为当前装置的最大可运行装料系数，当导流筒底边距死区隔板170 mm时，试验效果最佳。

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