CN112944880A - 一种热风烘干设备风道组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热风烘干设备风道组件，属于热风烘干技术领域。该组件包括进风口、多级不等距阶梯、风道外壁及出风烘干平面，烘干机械风道组件采用倾斜多梯度设计，由多级不等距阶梯构成，其结构简单可靠，适用于热风烘干的湿热环境，可实现烘干热风从水平方向进入烘干机械风道组件，并竖直方向上均匀分布。烘干机械风道组件具有模块化特征，可根据生产需要和不同烘干机器的设计需求，单独使用或多个组合使用。该发明采用倾斜不等距多梯度设计，可实现烘干热风从水平方向进入烘干机械风道组件，在竖直方向上均匀分布，能够有效提高烘干机的整体烘干效果和单位时间产出率。
Description
技术领域
本发明涉及热风烘干技术领域，特别是指一种热风烘干设备风道组件。
背景技术
烘干装置广泛使用于蔬菜、水果、中药材、农副产品等干燥处理中，这些设备采用的干燥方法有热风干燥、真空冷冻干燥、红外线干燥、微波干燥等多种，其中应用最为广泛的是热风干燥。据统计，采用热风烘干的蔬菜产品产量约占全部产量的90％。热风干燥法烘干，最终产品的品质与所接触的热风流速、温度、湿度密切相关，而烘干室内热风流速、温度、湿度的分布又和热风在烘干面的分布紧密关，热风分布越均匀，风干脱水效率越高，烘干产品的品质也更有保障。
烘干装置一般对大批量、连续式生产有一定要求，现有的烘干装置已采用了不少流程化和相对密封的设计，无论是传统的独立式烘床还是连续烘干流水线，都需要在保证烘干产品质量和生产过程安全的前提下，尽量提高烘干用热风的使用效率。尽管烘干设备的烘干产品质量及能效水平越来越受重视，但由于热风烘干设备在结构设计中还是大量依靠经验，或者安装个别调整风向的活动挡板，对烘床内部的热风流动和烘干物料表面的热风分布缺乏量化数字分析，大多数设备依旧还存在产品质量不稳定、热风分布不均、烘干能耗过大等问题。研究表明，热风在烘室内的温度、热风分布的均匀程度会直接影响烘干物料的质量以及烘干机能耗的大小。因此通过优化烘干机的结构与参数，实现热风在烘干物料平面上均匀分布，能够在保证烘干产品质量的前提下有效提高热风作用能效，对烘干产业的节能降耗具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种热风烘干设备风道组件。该组件采用倾斜多梯度设计，由多级不等距阶梯构成，其结构简单可靠，适用于热风烘干的湿热环境，可实现烘干热风从水平方向进入烘干机械风道组件，并竖直方向上均匀分布。烘干机械风道组件具有模块化特征，可根据生产需要和不同烘干机器的设计需求，单独使用或多个组合使用。
该组件包括进风口、多级不等距阶梯、风道外壁及出风烘干平面，进风口设置在烘干设备风道组件前方外壁的垂直壁面中部，进风口外部连接由热交换器送来的热风风道，具有一定压力和温度的烘干热风从进风口流入组件，多级不等距阶梯由多个不同高度和长度的阶梯壁面构成，风道外壁包括两侧面壁面、前垂直壁面、后垂直壁面及下侧多级阶梯壁面，主要作用是将除出风烘干平面外的热风其他流通路径密封，出口烘干平面在烘干设备风道组件的正上面，从进风口流入的烘干热风经多级不等距阶梯作用后，通过出口烘干平面竖直以一定压力速度流出，从而作用在烘干平面上部的烘干原材料上。
多级不等距阶梯包括3-5级阶梯，每级阶梯包括水平壁面和竖直壁面。
靠近进风口处为第一级阶梯，第一级阶梯的第一级竖直壁面长度最大，远大于后续阶梯的竖直壁面长度，第二级竖直壁面长度排第二，第二级阶梯之后每个阶梯的竖直壁面长度逐渐减少，每次减少的长度相同。
靠近进风口的第一级水平壁面长度比第一级竖直壁面长度略长，第二级水平壁面长度最小，从第二级阶梯之后每个阶梯的水平壁面长度逐渐增加，且每次增加的长度越来越长。
出于清洗的考虑，竖直方向和水平方向的阶梯壁面会倾斜一定角度，保证水可随着阶梯壁面留下，避免在相邻壁面夹角处积水，从而影响烘干热风的含水量和烘干产品质量。一般的，阶梯壁面角度范围为2-8°，在水平壁面中，第一级水平壁面的角度最大，在竖直壁面中，第一级竖直壁面角度最小。
该组件的具体工作流程是：烘干热风水平从进风口流入组件，下侧的热风会最先接触到第一级阶梯的竖直壁面上半部分。下侧的热风在接触后会向下流动形成湍流，待再次接触到底部的水平壁面后，湍流改变方向开始竖直向上流出。未接触到第一级阶梯壁面的上层热风会继续水平流动，与第二级阶梯竖直壁面接触后。第二级阶梯竖直壁面全平面会接触到热风，因此不会像第一层壁面产生湍流，这部分热风接触壁面后压力变大，因此热风会向上方无遮挡的低压区流动，速度由水平变成水平偏上流动。同理与后几层阶梯接触的热风，速度方向会从水平产生偏转变成水平偏上。烘干机械风道组件侧壁采用自下而上向外倾斜的设计，上部空间大于下方空间，因此上方风动能会明显小于和入口处，风速和风压会明显减低。考虑的越往上阶梯的竖直壁面越小以及风速压强的变化，热风偏转的角度也会越小，所以水平壁面需要与热风偏转角相对应适当加长，保证留有足够的长度使热风均匀分布。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，提供一种模块化的烘干机械风道组件，采用倾斜不等距多梯度设计，可实现烘干热风从水平方向进入烘干机械风道组件，在竖直方向上均匀分布，能够有效提高烘干机的整体烘干效果和单位时间产出率。烘干机械风道组件结构简单可靠适用于湿热环境，可根据生产实际需要和不同烘干机器的设计需求灵活组合安装，实现模块化应用。
附图说明
图1为本发明组件效果图；
图2为本发明组件剖面效果图；
图3为本发明组件侧面图；
图4为本发明组件仿真图；
图5为本发明烘干机械风道开口平面风速分布图；
图6为本发明组件等距风道结构仿真图；
图7为本发明组件等距风道结构开口平面风速分布图；
图8为本发明组件斜坡风道结构仿真图；
图9为本发明组件斜坡风道结构开口平面风速分布图；
图10为本发明组件方形风道结构仿真图；
图11为本发明组件方形风道开口平面风速分布图。
其中：1-进风口，2-第一级水平壁面，3-第一级竖直壁面，4-第二级水平壁面，5-第二级竖直壁面，6-第三级水平壁面，7-第三级竖直壁面，8-第四级水平壁面，9-第四级竖直壁面，10-第五级水平壁面，11-后垂直壁面，12-侧面壁面。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种热风烘干设备风道组件。
如图1、图2所示，该组件包括进风口1、多级不等距阶梯、风道外壁及出风烘干平面，进风口1设置在烘干设备风道组件前方外壁的垂直壁面中部，进风口1外部连接由热交换器送来的热风风道，多级不等距阶梯由多个不同高度和长度的阶梯壁面构成，风道外壁包括两侧面壁面12、前垂直壁面、后垂直壁面11及下侧多级阶梯壁面，出口烘干平面在烘干设备风道组件的正上面，从进风口流入的烘干热风经多级不等距阶梯作用后，通过出口烘干平面竖直以一定压力速度流出，从而作用在烘干平面上部的烘干原材料上。
多级不等距阶梯一般设置为3-5级阶梯，每级阶梯包括水平壁面和竖直壁面。
在本实施例中，设计5级阶梯，共包括第一级水平壁面2、第一级竖直壁面3、第二级水平壁面4、第二级竖直壁面5、第三级水平壁面6、第三级竖直壁面7、第四级水平壁面8、第四级竖直壁面9和第五级水平壁面10。
靠近进风口1的第一级竖直壁面3长度最大，远大于后面的阶梯壁面长度，第二级竖直壁面5长度排第二，之后从每个阶梯开始竖直壁面长度逐渐减少，每次减少的长度相同。
靠近进风口1的第一级水平壁面2长度比第一级竖直壁面3长度略长，第二级水平壁面4最小，之后从每个阶梯开始水平壁面长度逐渐增加，每次增加的长度越来越长。
如图3所示，出于清洗的考虑，为避免在相邻壁面夹角处积水，竖直方向和水平方向阶梯壁面会倾斜安装带有角度。第一级水平壁面2角度稍大为5度；第二级水平壁面4、第三级水平壁面6、第四级水平壁面8和第五级水平壁面10角度稍小为2度。第一级竖直壁面3角度稍小为5度；第二级竖直壁面5、第三级竖直壁面7和第四级竖直壁面9角度稍大为8度。
图4、图5对应不等距阶梯结构，图6、图7对应等距阶梯结构，图8、图9对应斜坡结构，对比图5、图7、图9可以看出，不等距阶梯结构风速分布最好，风速和风量集中在中部，且相对均匀分布在出口平面，可以满足烘干产品的需要。
图10和图11是目前常用的方形风道结构的仿真图和开口平面风速分布图，风速和风量集中在尾部，出口平面热风分布于十分不均，不利于保证烘干产品的质量。
烘干设备风道组件具体工作流程是：烘干热风水平从进风口流入组件，下侧的热风会最先接触到第一级阶梯的竖直壁面上半部分。下侧的热风在接触后会向下流动形成湍流，待再次接触到底部的水平壁面后，湍流改变方向开始竖直向上流出。未接触到第一级阶梯壁面的上层热风会继续水平流动，与第二级阶梯竖直壁面接触后，第二级阶梯竖直壁面全平面会接触到热风，因此不会像第一层壁面产生湍流，这部分热风接触壁面后压力变大，因此热风会向上方无遮挡的低压区流动，速度由水平变成水平偏上流动。同理与后几层阶梯接触的热风，速度方向会从水平产生偏转变成水平偏上。烘干机械风道组件侧壁采用自下而上向外倾斜的设计，上部空间大于下方空间，因此上方风动能会明显小于和入口处，风速和风压会明显减低。考虑的越往上阶梯的竖直壁面越小以及风速压强的变化，热风偏转的角度也会越小，所以水平壁面需要与热风偏转角相对应适当加长，保证留有足够的长度使热风均匀分布。
其具体操作步骤如下：
步骤1：烘干热风水平从进风口1流入组件，下侧的热风会最先接触到第一级阶梯的第一级竖直壁面3上半部分。
步骤2：下侧的热风在接触第一级阶梯的第一级竖直壁面3后，会向下流动形成湍流，待再次接触到底部的第一级水平壁面2后，湍流改变方向开始竖直向上流出。
步骤3：未接触到第一级阶梯壁面的上层热风会继续水平流动，与第二级竖直壁面5接触。
步骤4：第二级竖直壁面5全平面会接触到热风，因此不会像第一层壁面3产生湍流，这部分热风接触壁面后压力变大，因此热风会向上方无遮挡的低压区流动，速度由水平变成水平偏上流动。
步骤5：未接触到第一、第二级阶梯壁面的上层热风继续向前流动。第三级竖直壁面7全平面会接触到热风，热风接触壁面后压力变大，热风会向上方流动，速度由水平流动变成水平偏上流动。随着前两个阶梯的作用，第三阶梯的风量会小于入口处，风速会开始降低且压力减小。
步骤6：未接触到前三个阶梯壁面的上层热风继续向前流动。第四级竖直壁面9全平面会接触到热风，热风接触壁面后压力变大，热风会向上方流动，速度由水平流动变成水平偏上流动。在前三个阶梯的作用下，第四阶梯的风量会小于第三阶梯，且风速小于第三阶梯。
步骤7：未接触到前四个阶梯壁面的上层热风继续向前流动。后垂直壁面11会接触到热风，热风接触壁面会改变直接流出烘干组件，速度由水平流动变成水平偏上流动。在前四个阶梯的作用下，第五阶梯的风量和压力最小。
步骤8：所有经过阶梯偏转的热风会通过烘干机械风道组件的上层开口流出，实现烘干热风方向偏转和均匀分布。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种热风烘干设备风道组件，其特征在于：包括进风口(1)、多级不等距阶梯、风道外壁及出风烘干平面，进风口(1)设置在烘干设备风道组件前方外壁的垂直壁面中部，进风口(1)外部连接由热交换器送来的热风风道，多级不等距阶梯由多个不同高度和长度的阶梯壁面构成，风道外壁包括两侧面壁面(12)、前垂直壁面、后垂直壁面(11)及下侧多级阶梯壁面，出口烘干平面在烘干设备风道组件的正上面。
2.根据权利要求1所述的热风烘干设备风道组件，其特征在于：所述多级不等距阶梯包括3-5级阶梯，每级阶梯包括水平壁面和竖直壁面。
3.根据权利要求1所述的热风烘干设备风道组件，其特征在于：所述靠近进风口(1)处为第一级阶梯，第一级阶梯的第一级竖直壁面(3)长度最大，大于后续阶梯的竖直壁面长度，第二级竖直壁面(5)长度排第二，第二级阶梯之后每个阶梯的竖直壁面长度逐渐减少，每次减少的长度相同。
4.根据权利要求1所述的热风烘干设备风道组件，其特征在于：所述靠近进风口(2)的第一级水平壁面(2)长度比第一级竖直壁面(3)长度长，第二级水平壁面(4)长度最小，从第二级阶梯之后每个阶梯的水平壁面长度逐渐增加，且每次增加的长度越来越长。
5.根据权利要求1所述的热风烘干设备风道组件，其特征在于：所述阶梯壁面均带有角度，角度范围为2-8°，在水平壁面中，第一级水平壁面的角度最大，在竖直壁面中，第一级竖直壁面角度最小。
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