莲子风力壳仁分离技术研究
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混合物料分选是农产品加工过程中的重要工序,其处理质量决定了农产品加工效率与品质。莲子经剥壳加工后将形成由莲仁、莲壳等组分组成的混合物料,需要通过分选处理将莲仁与莲壳分离(简称为壳仁分离)。本文提出了一种莲子负压风力壳仁分离方法,通过空气动力学分析和试验测试,获得了莲子混合物料的空气动力学特性参数与壳仁分离工艺参数,所取得的研究成果可为莲子壳仁分离设备研发提供设计依据。具体研究内容如下:1.混合物料各组分的形态、物理特性研究。试验测试了莲子混合物料中莲壳、莲仁等组分的外形、千粒重、密度、质量分布、含水率等参数。2.混合物料空气动力学特性研究。计算了各组分的理论悬浮速度参数变化范围;基于PS-20型悬浮速度测试试验台对各组分悬浮速度进行试验测试,将试验结果与计算结果进行对比修正了各组分的形状系数;根据莲壳、莲仁之间的悬浮速度变化范围,确定合适的壳仁分离气流速度变化范围为7.865~11.230 m/s。3.提出了一种负压风力壳仁分离方案。确定了分离形式与分离通道结构;对粒子在分离通道中的运动进行了受力与运动分析;利用ADAMS软件对各组分粒子在分离通道流场中的运动轨迹进行仿真,验证了风力分选方法对于莲子物料分离的适用性。4.设计了莲子负压风力壳仁分离试验台并开展了试验研究。通过单因素试验分析了各因素对于试验指标的影响规律;由正交试验确定了试验台工艺参数优化方案为:分离通道倾斜角35°、入料管倾斜角60°、分离通道内气流速度7.88 m/s、入料管长度220 mm(长径比为5.5)、进料量6颗/次,开展检测试验,清选率达98.283%;开展了三元一次回归正交试验,建立了关键因素与试验指标之间的回归方程。
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-17页 |
| 1.1 选题背景与意义 | 第10-12页 |
| 1.2 国内外研究动态 | 第12-15页 |
| 1.2.1 农产品物料壳仁分离方法综述 | 第12-13页 |
| 1.2.2 风力分选技术研究 | 第13-14页 |
| 1.2.3 农产品物料形态、物理特性与空气动力学特性研究 | 第14-15页 |
| 1.2.4 流场与物料运动轨迹仿真研究 | 第15页 |
| 1.3 课题来源 | 第15页 |
| 1.4 研究目标 | 第15-16页 |
| 1.5 研究内容 | 第16-17页 |
| 第2章 莲子剥壳后混合物料形态与物理特性研究 | 第17-26页 |
| 2.1 混合物料形态参数研究 | 第17-20页 |
| 2.1.1 试验材料 | 第17页 |
| 2.1.2 组分分析 | 第17-18页 |
| 2.1.3 各组分物料形态参数研究 | 第18-20页 |
| 2.2 混合物料各组分物理特性测试 | 第20-25页 |
| 2.2.1 千粒重测试 | 第20-21页 |
| 2.2.2 物料形态参数与质量关系测定 | 第21-23页 |
| 2.2.3 密度测试 | 第23-24页 |
| 2.2.4 含水率测试 | 第24-25页 |
| 2.3 本章小结 | 第25-26页 |
| 第3章 莲子壳仁分离理论与空气动力学特性试验 | 第26-39页 |
| 3.1 莲子物料空气动力学特性理论研究 | 第26-31页 |
| 3.1.1 气固两相流中气流阻力分析 | 第26-27页 |
| 3.1.2 阻力系数分区的确定 | 第27-28页 |
| 3.1.3 悬浮速度理论计算 | 第28-31页 |
| 3.2 莲子物料空气动力学特性测定试验 | 第31-34页 |
| 3.2.1 试验样本 | 第31页 |
| 3.2.2 试验设备与试验方法 | 第31-32页 |
| 3.2.3 试验结果与分析 | 第32-34页 |
| 3.3 负压风力壳仁分离通道方案研究 | 第34-35页 |
| 3.4 莲子物料分离理论研究 | 第35-38页 |
| 3.4.1 运动速度分析 | 第35-36页 |
| 3.4.2 粒子运动微分方程 | 第36-38页 |
| 3.5 本章小结 | 第38-39页 |
| 第4章 仿真分析与壳仁分离试验台研制 | 第39-52页 |
| 4.1 基于ADAMS的物料运动轨迹仿真 | 第39-43页 |
| 4.1.1 模型建立、仿真步骤与参数设置 | 第39-40页 |
| 4.1.2 分离轨迹研究 | 第40-41页 |
| 4.1.3 相关参数对于分离轨迹影响研究 | 第41-43页 |
| 4.2 负压风力壳仁分离试验台设计 | 第43-47页 |
| 4.2.1 试验台结构组成 | 第43页 |
| 4.2.2 试验台工作原理 | 第43-45页 |
| 4.2.3 主要元器件设计与选型 | 第45-47页 |
| 4.2.4 试验台性能参数 | 第47页 |
| 4.3 离心风机工作频率与分离气流速度标定试验 | 第47-50页 |
| 4.3.1 试验仪器与试验方法 | 第48-49页 |
| 4.3.2 试验结果 | 第49-50页 |
| 4.4 本章小结 | 第50-52页 |
| 第5章 莲子负压风力壳仁分离试验研究 | 第52-67页 |
| 5.1 试验方案 | 第52-54页 |
| 5.1.1 试验装置与仪器 | 第52页 |
| 5.1.2 试验样本与试验指标 | 第52-53页 |
| 5.1.3 试验因素与试验内容 | 第53-54页 |
| 5.2 单因素试验与分析 | 第54-58页 |
| 5.2.1 分离通道倾斜角单因素影响试验 | 第54-55页 |
| 5.2.2 入料管长度单因素影响试验 | 第55页 |
| 5.2.3 入料管倾斜角单因素影响试验 | 第55-56页 |
| 5.2.4 离心风机工作频率单因素影响试验 | 第56-57页 |
| 5.2.5 进料量单因素影响试验 | 第57-58页 |
| 5.3 正交试验与分析 | 第58-62页 |
| 5.3.1 水平安排 | 第58页 |
| 5.3.2 试验结果与极差分析 | 第58-61页 |
| 5.3.3 SPSS方差分析 | 第61-62页 |
| 5.4 三元一次回归正交试验与分析 | 第62-65页 |
| 5.4.1 回归正交试验简介 | 第62页 |
| 5.4.2 因素水平与编码 | 第62-63页 |
| 5.4.3 试验方案与结果 | 第63页 |
| 5.4.4 回归方程的建立与分析 | 第63-65页 |
| 5.5 本章小结 | 第65-67页 |
| 结论与展望 | 第67-69页 |
| 参考文献 | 第69-74页 |
| 致谢 | 第74-75页 |
| 附录A 攻读硕士学位期间取得的学术成果 | 第75页 |
| 附录B 攻读硕士学位期间参与的主要项目 | 第75页 |
| 附录C 攻读硕士学位期间所获奖项 | 第75页 |
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