糧食顆粒氣力輸送機械損傷的機理分析

糧食顆粒氣力輸送機械損傷的機理分析

氣力輸送技術(shù)是符合現(xiàn)代物流工程和物料輸送要求的輸送方式之一。與其他機械輸送方式相比它具有許多獨特的優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)簡單，管路布置靈活方便，造價低，能保證良好的工作環(huán)境，連續(xù)性好易于實現(xiàn)自動化，同時可以簡化工藝流程，提高工藝效果，故在糧食、食品、化工、水泥、運輸?shù)仍S多部門得到廣泛應(yīng)用。但在輸送顆粒糧食時存在的機械損傷問題阻礙了其在某些要求無損傷領(lǐng)域的推廣。而且，國內(nèi)對糧食顆粒氣力輸送的機械損傷問題研究較少。本文就是試圖采用理論分析與試驗相結(jié)合的方法來研究氣力輸送糧食顆粒時機械損傷的規(guī)律。糧食輸送機生產(chǎn)廠家
當(dāng)糧食顆粒所承受的外部作用力或內(nèi)部應(yīng)力超過其機械強度時，糧食顆粒就會產(chǎn)生機械損傷，所以研究降低糧食顆粒機械損傷時，需從糧食顆粒本身的力學(xué)性質(zhì)和其承受的載荷性質(zhì)兩方面去研究。
糧食顆粒的力學(xué)性質(zhì)屬于農(nóng)業(yè)物料力學(xué)的研究范疇。農(nóng)業(yè)物料的力學(xué)性質(zhì)不同于其他工程材料的性質(zhì)，是具有流變學(xué)性質(zhì)的材料，其流變學(xué)性質(zhì)與其水分含量、溫度、成分、尺寸、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、種類等有關(guān)，并且具有應(yīng)變率效應(yīng)。一般糧食物料的流變學(xué)性質(zhì)用三種基本的粘彈性模型(Maxweu，VigotandKelvinModel)及不同方式的組合來描述。隨著水分和溫度的升高，糧食顆粒的彈性模量下降，脆性變?nèi)酰箾_擊損傷性能增強，但是其抗壓縮、剪切損傷能力下降。Floyol.L.Moram和M.R.Paulsen在1979年及Sanaadra.M.L在1986年分別研究了大豆、玉米受沖擊時影響其機械損傷的主要因素及它們之間的關(guān)系。谷物的沖擊破碎率與沖擊速度成指數(shù)關(guān)系，谷物的沖擊損傷率隨著沖擊速度的增加和水分含量的下降而增加，不同的承載位置對機械損傷敏感程度不一樣，對大豆胚根、玉米的胚芽的沖擊產(chǎn)生的機械損傷最嚴(yán)重。W.K.Bilanaki對不同谷物的抗機械損傷性能進(jìn)行了綜合的研究得出結(jié)論，不同種類、不同尺寸、不同的承載方位、不同的加載速度和不同的水分含量對谷物的機械損傷均有影響。
由于糧食氣力輸送的氣流均屬紊流流態(tài)，而且一般谷物的形狀是不規(guī)則的，再加上氣力輸送裝置局部渦流的存在，使得谷物的受力比較復(fù)雜而且是隨機變化的。所以，糧食顆粒在管道中的運動是，一方面沿管道軸線做不規(guī)則的曲線運動，一方面做自旋運動。其在運動過程中所承受的載荷是碰撞、沖擊、摩擦和剪切。Segler1951年一次對谷物氣力輸送的機械損傷率做了估計。Chung1969年研究氣力輸送裝置的機械損傷問題時發(fā)現(xiàn)，谷物機械損傷率在較高的氣流速度和較低的水分含量時較高。
Chung1973年對氣力輸送谷物的機械損傷做了廣泛而深入的研究，指出用一個小型氣力輸送裝置對谷物進(jìn)行輸送產(chǎn)生的機械損傷率為0.2%~20%，破碎的數(shù)量取決于氣流速度、谷物的含水量和處理輸送的次數(shù)及谷粒的尺寸及形狀。他們得出結(jié)論：為了避免較多的機械損傷應(yīng)該適當(dāng)提高水分含量，輸送氣流速度不應(yīng)該超過27m/s。SausaiandGustfson1982年在組合式的吸氣式氣力輸送裝置中試驗產(chǎn)生的破碎率為0.4%一2.1%。Kelvin.D.Baker1986年估計了操作參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及谷物脆度對谷物損傷的影響，指出谷物損傷的百分?jǐn)?shù)在氣流速度為20m/s以上時呈指數(shù)關(guān)系增加，谷物的脆度對其機械損傷影響較大。

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