对玉米管束干燥机的原理和使用的分析
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摘 要： 管束干燥机是专业用于糟渣类物料干燥的设备，是一种直接加热接触式传热干燥器。该设备结构科学、故障少、维护量小，适用范围广，适合于干燥含水率45%以下的物料。
1.前言
玉米是世界人口主要的粮食之一，其加工产品遍及国民经济各个行业。因此玉米加工产业已经成为世界重要的产业之一，其产业链达到数千个。我国改革开放以来，玉米加工生产技术发展很快，加工机械设备和加工能力稳步提高，自我研制、开发的国产设备也替代了进口设备，使得在玉米生产加工中，生产效率不断提高、各种原材料和能源消耗逐年降低，玉米加工设备的开发和创新也为我国玉米加工产业和国民经济的发展起到了良好的推动作用。
2.管束干燥机
2.1 .玉米加工生产中干燥工艺的作用和方法
据研究，玉米胚芽中的化学成分中脂肪占34%-57%[1]。在玉米淀粉生产中，胚芽的洗涤、脱水、干燥工序对胚芽质量影响很大；在玉米的纤维饲料生产中利用干燥机将湿纤维中的水分蒸发出去的过程叫纤维干燥；而在玉米的蛋白粉生产中，也需要将湿麸质中含有的水分蒸发除去，达到蛋白粉要求的水分含量。从以上玉米几个生产工艺中可以看出，干燥工艺在玉米加工生产中是起到了关键的一个作用的。
通过向湿物料供热使水分汽化，并带走所产生蒸汽的去湿方法叫干燥。使用干燥机将湿胚芽中的水分蒸发出去的过程称为胚芽干燥，胚芽干燥的目的是得到便于储存、运输、适合榨油的胚芽。纤维干燥的对象则是湿纤维，而蛋白粉干燥的对象是湿麸质，它们目的也是与胚芽一样的。在玉米加工生产中，干燥的方法一般是通过特定的干燥设备来进行的，干燥使用设备有管束干燥机、转筒管束干燥机和转筒干燥机，其中管束干燥机是玉米加工生产中经常使用的主要干燥设备。
2.2. 管束干燥机的原理
管束干燥机是专业用于糟渣类物料干燥的设备，是一种直接加热接触式传热干燥器，它是在一个卧式圆柱体内安装一个旋转的管束芯子，管束芯子由很多支加热管组成。该设备结构科学、故障少、维护量小，适用范围广，适合于干燥含水率45%以下的物料[2]。
管束干燥机的干燥原理：管束的芯子管内通蒸汽，管外、外壳内是燥的物料，热交换是在管束芯子的外表面进行，干燥产生的废汽由引风机从管束干燥机的上部排出，蒸汽从管束一端进入，冷凝水从另一端排出，蒸汽和物料可以是顺流或逆流方向。湿物料从干燥机的一端进入，被固定在旋转管束架上的料铲抄起升举到130℃-165℃区间落下，然后落到管束芯子之间，湿物料在于管束接触过程中获得了干燥。管束干燥机内的平料铲使物料翻动和混合，物料随之做圆周运动，将管束底部的物料带动到上面来。管束干燥机将热能已传导的方式通过金属壁面传给湿物料，是传导干燥（即间接加热干燥），热源通过导热面与物料接触进而将水分蒸发，利用了导热面散发的热量与物料进行热交换实现干燥的。这种干燥方法的生产能力主要由换热面积和温度差所决定，而温度差由热风温度和物料温度决定。
2.3 .管束干燥机的计算
管束干燥机蒸汽进入的方式为射流式，对流传热速率方程：
Q=α×S×Δtm
Q：对流传热系数，w ； α：局部对流传热系数，w/（m2 .k） ；
S：传热面积，m2； Δtm：平均传热温差，k。
管束干燥机使用的热源是饱和蒸汽，热源压力是0.4-0.8MPa，温度范围142.92-169.61℃，其蒸发强度是1.5-5.8kg/（m2 .h）。管束干燥机面积传热系数为20.3w/（m2 .h.k）。
管束干燥机热效率计算：η=Qv/Q×100 [3] ；
Qv=W（2490+1.88t2）- 4.187t1×W 。管束干燥机物料衡算：L×H1+G1×X1=L×H2+G2×X2 ；
水分蒸发量：W=L（H1-H2）=G（X1-X2） ； 其中G= G1-G2
空气用量：L=W/（H1-H2） ； 干燥产品量：G2= G1（1-W1）/（1-W2）
以上计算公式中：Q：进入干燥机总热量；Qv：蒸发水分所需热量；t1：物料进入干燥机温度；t1：物料排出干燥机温度；W：干燥机水分蒸发量；L：干空气用量；H1：进入干燥机空气湿度；H2：排出干燥机空气湿度；G1：进入干燥机物料量；G2：排出干燥机物料量；G：进入与排出干燥机物料量差；X1：进入干燥机物料含水量；X2：排出干燥机物料含水量；W1：进入干燥机水量；W2：排出干燥机水量。
2.4.管束干燥机的使用
管束干燥机的使用一般采用国内制造和德国Vetter公司制造的，其中德国Vetter公司制造的管束干燥机使用蒸汽压力为0.9MPa，蒸发1kg水消耗蒸汽1.28-1.3kg，最大电能消耗70%[4]，排放废气中粉尘含量120mg/m3，用于干燥玉米胚芽、蛋白粉、纤维，其在使用中的技术参数如下：
干燥胚芽：出料含水率4-8%，物料停留时间30-39min，蒸发强度3.0-3.99kg/（m2.h），胚芽进入干燥机温度90-120℃，出料温度90-95℃，进料调整到最佳运行时间25min；干燥蛋白粉：出料含水率8-10%，返料量22%，蒸发强度4.7-5.36kg/（m2.h），麸质进入干燥机温度100℃，出料温度90-100℃，噪声小于70dBA。干燥纤维：出料含水率8-10%，返料量22%，蒸发强度4.7-5.25kg/（m2.h），纤维进入干燥机温度100℃。
3.结束语
管束干燥机是玉米干燥胚芽、蛋白粉、纤维的主要工具，其配套设备还有引风机、旋风分离器、进料螺旋、出料螺旋等[5]。管束干燥机需根据干燥物料颗粒大小、空隙率、物料干燥程度、、进料水分、物料扬升后密度等来选用，以确保管束干燥机干燥迅速、热效率高的优点得到充分的发挥。
参 考 文 献：
[1] 白坤.玉米淀粉工程技术[M].北京：中国轻工业出版社，2012.1
[2] 王向东 孟良玉.发酵食品工艺[M].北京：中国计量出版社，2011.1
[3] 程建军.淀粉工艺学[M].北京：科学出版社，2011.12
[4] 王元太 高景炎.清香型白酒酿造技术[M].北京：中国轻工业出版社，2009.4