一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法及其出料口结构技术

一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法及其出料口结构，其特征在于：该方法是应用最速降线原理，对现有气流干燥设备四棱形台形出料口进行结构改进设计，得到一最速降线曲面，将该曲面安装于干燥设备出口发生偏料的一侧，获得改造后的出料口结构，以调整出料口内部烟丝物料的流动方向，减少偏料现象。本发明专利技术的优点在于：1）按照本发明专利技术方法改进的出料口结构能有效降低气流干燥设备出料口物料的偏料现象，同时对系统内部的压强造成很小影响，从而提高烟丝物料的水分均匀性与稳定性，进而提高烟丝加工品质与原料利用率。2）出料口结构设计简单，加工方便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法及其出料口结构
本专利技术涉及一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法及其出料口结构，具体是以最速降线为轮廓线，对气流干燥器出料口侧面进行结构设计，对气流干燥设备出料口偏料的优化设计方法，属于机械、材料生产

技术介绍
气固流态化技术是一种用气体流过固体颗粒堆积的床层而使得固体颗粒具有一般流体性质的技术，是现代多相相际接触的工程技术，其随流体速度变化的流化过程一般呈固定床、散式床、鼓泡床、节涌床、湍动床、快速流化床和气流输送7种流动状态。由于使用流态化技术的流化床反应器具有相界面接触面积大、传热传质条件好、运行效率高、物料输送灵活等优点而应用于现代化大型生产中。而流态化干燥是目前农产品、食品及生物制品脱水处理中广泛涉及的干燥方法，现行的流态化干燥方式主要包括流化床和气流床。其中气流床干燥器采用固体流态化中的稀相输送方式，将散状物料颗粒悬浮于气相干燥介质中进行脱水，具有气固相传热传质效率高、脱水处理量大等优点。因此，烟草加工工业中，采用气流干燥方式是烟丝颗粒物料干燥采用的主要方式。迄今为止，一系列不同结构型式的气流干燥器已被开发并应用于烟丝干燥工艺中，这种新开发的气流干燥设备由于其低气速、低干燥介质温度的特点，具有对在制品热处理强度低、产品香味成分保持好、能耗低等优点，得到较多关注。但是这种流态化干燥设备在工业生产中存在着烟丝偏料行为，即烟丝物料会集中在出料口一端，造成气流干燥器出口物料干燥后水分不均一、产品加工质量均匀性不高等不足，降低了其加工能力以及原料利用效率。因此，对这种气流干燥设备出料口进行结构设计，调整其出料口内部烟丝物料的流动方向，以减小偏料现象变得十分必要。目前气流干燥设备出料口基本为四棱台结构，水平截面是等腰梯形结构，设计与优化出料口结构方面的报道都处于空白。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于最速降线原理设计了一种气流干燥设备出料口结构的改进方法及其出料口结构，该结构有效降低气流干燥设备出料口物料的偏料现象，同时对系统内部的压强造成很小影响，从而提高烟丝物料的水分均匀性与稳定性，进而提高烟丝加工品质与原料利用率。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法，是应用最速降线原理，对现有气流干燥设备四棱形台形出料口进行结构改进设计，得到一最速降线曲面，将该曲面安装于干燥设备出口发生偏料的一侧，获得改造后的出料口结构，以调整出料口内部烟丝物料的流动方向，减少偏料现象，具体步骤如下：（1）确定气流干燥设备出料口的几何形状及尺寸，截取出料口水平截面；（2）以偏料侧上底顶点B点为坐标原点，与上底边形成夹角θ（这个角度选择是依靠经验、试验来确定，与流量、气流速度、偏料程度相关，这个角度一般在10°-20°之间）为y轴，以垂直y轴方向为x轴建立直角坐标系。在该直角坐标系下，计算偏料侧下底顶点A点的坐标，以最速降线同时通A点和B点，求解最速降线s的参数r与t，获得改造出口偏料的优化曲线，其中最速降线的函数表达式为（该表达式在百度百科中搜索最速降线即有）式中与为待定参数；（3）以最速降线s为改造出口偏料的轮廓线，以垂直于出料口水平截面方向为拉伸方向，对最速降线进行拉伸，形成一定宽度的最速降线曲面，该曲面即为这种气流干燥设备改造后的侧面。按照上述方法对现有的四棱台式出料口进行改造，该四棱台式出料口的水平截面和纵向垂直截面均为等腰梯形，按物流走向位于右边的出料口侧面为最速降线曲面。本专利技术的优点在于：1）按照本专利技术方法改进的出料口结构能有效降低气流干燥设备出料口物料的偏料现象，同时对系统内部的压强造成很小影响，从而提高烟丝物料的水分均匀性与稳定性，进而提高烟丝加工品质与原料利用率。2）出料口结构设计简单，加工方便。附图说明图1为本专利技术设计方法流程图。图2为现有技术中四棱台式出料口结构视图，其中：a为俯视图（也即水平截面图），，b为a图的左视图，c为a图的仰视图（即出料口的前视图），d为出料口三维立体图。图中箭头方向为物料流动方向,1´为偏料位置，2´为出料口截面。图3为本专利技术出口水平截面结构设计图，A为上底面顶点，B为下底面顶点，1为偏料侧，2为最速降线。图4为本专利技术出口结构立体图。具体实施方式本专利技术以下结合附图做进一步描述：按前面所述的改进方法，以某卷烟厂的流态化干燥设备为例，进行出料口结构改造设计（1）流态化干燥设备的尺寸见图2，确定设备出口需要改造的几何区域尺寸，下底为1940x253mm的矩形，上底为1410x213mm的矩形，高为1040mm。出料口偏料侧为右侧面，近端点A点为下底面顶点，远端点B点为上底面顶点，具体见图3。（2）出料口结构水平截面为等腰梯形，偏料侧为右侧，右侧下底顶点为A点，上底面顶点B点，物料从下底进入从上底流出，具体见图3。以B点为坐标原点，建立坐标直角坐标系，根据物料的流量和偏料程度的实际情况，在实验经验的基础上，y轴方向与梯形上底形成夹角θ为16°，以垂直y轴方向为x轴方向。根据气流干燥设备出料口几何尺寸，计算得出得到下顶点A点坐标为（930mm，537mm）。设计最速降线2，使得其同时通过B点与A点。根据最速降线的参数化方程，代入A点坐标，可得参数r为270mm，参数t为3.293弧度。最速降线的参数形式为（3）以最速曲线s为改造出口偏料的轮廓线，以垂直于横截面方向为拉伸方向，对最速降线2进行拉伸，改造后的气流干燥设备出料口结构见图4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法，其特征在于：是应用最速降线原理，对现有气流干燥设备四棱形台形出料口进行结构改进设计，得到一最速降线曲面，将该曲面安装于干燥设备出口发生偏料的一侧，获得改造后的出料口结构，以调整出料口内部烟丝物料的流动方向，减少偏料现象，具体步骤如下：（1）确定气流干燥设备出料口的几何形状及尺寸，截取出料口水平截面；（2）以偏料侧上底顶点B点为坐标原点，与上底边形成夹角θ为y轴，以垂直y轴方向为x轴建立直角坐标系；在该直角坐标系下，计算偏料侧下底顶点A点的坐标，以最速降线同时通A点和B点，求解最速降线s的参数r与t，获得改造出口偏料的优化曲线，其中最速降线的函数表达式为

【技术特征摘要】
1.一种基于最速降线的气流干燥设备出料口结构改进方法，其特征在于：是应用最速降线原理，对现有气流干燥设备四棱形台形出料口进行结构改进设计，得到一最速降线曲面，将该曲面安装于干燥设备出口发生偏料的一侧，获得改造后的出料口结构，以调整出料口内部烟丝物料的流动方向，减少偏料现象，具体步骤如下：（1）确定气流干燥设备出料口的几何形状及尺寸，截取出料口水平截面；（2）以偏料侧上底顶点B点为坐标原点，与上底边形成夹角θ为y轴，以垂直y轴方向为x轴建立直角坐标系；在该直角坐标系下，计算偏料侧下底顶点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐，张二强，马庆文，朱文魁，陈秋荣，林天勤，陈妍珣，钟文焱，张炜，常明彬，邓宏博，李斌，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，福建中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41