苜蓿薄层干燥特性及滚筒干燥机设计研究

随着我国农业粮-经-饲三元种植结构的建立，种植牧草、发展草食家畜，已成为许 多地方经济发展新的增长点，苜蓿因富含蛋白质、多种维生素和矿物质，其产品在国际、 国内均具有非常广阔的市场。但由于苜蓿为豆科牧草，较禾本科牧草含有较多的胶体物 质和较少的碳水化合物而不易青贮，刈割的苜蓿必须及时干燥，否则就会发霉变质甚至 腐烂，致使动物无法食用，从而降低其饲用价值和商业价值。 本研究利用东北农业大学临界速度试验台测定不同含水量、直径、长度的苜蓿段的 临界速度；利用干燥实验室薄层干燥试验台，研究和探讨苜蓿干燥过程中热风温度、热 风速度、物料初始水分、干燥时间对干燥后苜蓿水分、分钟降水率、分钟降水量、单位 能耗的影响规律，寻找苜蓿薄层干燥最佳工艺参数组合，为牧草干燥机设计提供可借鉴 的技术参数；并设计制造出小型牧草干燥机。 试验结果表明： 1．苜蓿段的临界速度与含水量、直径、长度有关系。苜蓿段临界速度随含水量的降 低而减小，随苜蓿段直径和长度的增加而增大，但增长幅度不同。 2．应用薄层干燥进行单因素试验分析，得到苜蓿最终水分的变化规律，即随热风温 度、热风速度的升高而降低；随物料初始水分的降低干燥时间缩短；建立了苜蓿薄层干 燥特性曲线。 3．建立了不同干燥时间下降水幅度与介质温度数学模型，从理论上确定0.4m／s风速 下，不同干燥时间的介质温度，即干燥时间为5min，介质温度131℃，若干燥时间为1min， 介质温度为375℃。 4．采用四因素五水平正交旋转组合试验，研究苜蓿薄层干燥过程中热风温度、热风 速度、物料初始水分、干燥时间对最终水分、分钟降水率、分钟降水量、单位热耗的影 响规律；建立以各评价指标与干燥因素的数学模型，并采用加权综合评分与频数分析法 对多目标进行优化求解，从理论上得到同等重视4个评价指标（λ1=λ2=λ3=λ4=0.25） 时最优的干燥工艺参数为：热风温度177±1℃，热风速度0.44±0.01m／s，物料初始水分 63.5±1.5％，干燥时间1.1±0.1mm；将最终水分和单位热耗作为主要指标（λ1=λ4=0.4， λ2=λ3=0.1）时最优干燥工艺参数为热风温度178±1℃，热风速度0.35±0.02m／s，物 料初始水分53.5±1.5％，干燥时间1.2±0.05min。 5．设计并制造出小型滚筒式牧草烘干机，其技术参数为：生产能力360kg／h，小时供 热量约为1.24×10～6kJ／h，介质流量9.9×10～3m3／h。