糧食顆粒氣力輸送機(jī)械損傷的機(jī)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(jī)械輸送方式相比它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管路布置靈活方便，造價(jià)低，能保證良好的工作環(huán)境，連續(xù)性好易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)可以簡(jiǎn)化工藝流程，提高工藝效果，故在糧食、食品、化工、水泥、運(yùn)輸?shù)仍S多部門得到廣泛應(yīng)用。但在輸送顆粒糧食時(shí)存在的機(jī)械損傷問題阻礙了其在某些要求無(wú)損傷領(lǐng)域的推廣。而且，國(guó)內(nèi)對(duì)糧食顆粒氣力輸送的機(jī)械損傷問題研究較少。本文就是試圖采用理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)研究氣力輸送糧食顆粒時(shí)機(jī)械損傷的規(guī)律。糧食輸送機(jī)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(jī)械強(qiáng)度時(shí)，糧食顆粒就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械損傷，所以研究降低糧食顆粒機(jī)械損傷時(shí)，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(lái)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(qiáng)，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(shí)影響其機(jī)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(duì)機(jī)械損傷敏感程度不一樣，對(duì)大豆胚根、玉米的胚芽的沖擊產(chǎn)生的機(jī)械損傷最嚴(yán)重。W.K.Bilanaki對(duì)不同谷物的抗機(jī)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(duì)谷物的機(jī)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(jī)變化的。所以，糧食顆粒在管道中的運(yùn)動(dòng)是，一方面沿管道軸線做不規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng)，一方面做自旋運(yùn)動(dòng)。其在運(yùn)動(dòng)過程中所承受的載荷是碰撞、沖擊、摩擦和剪切。Segler1951年一次對(duì)谷物氣力輸送的機(jī)械損傷率做了估計(jì)。Chung1969年研究氣力輸送裝置的機(jī)械損傷問題時(shí)發(fā)現(xiàn)，谷物機(jī)械損傷率在較高的氣流速度和較低的水分含量時(shí)較高。
Chung1973年對(duì)氣力輸送谷物的機(jī)械損傷做了廣泛而深入的研究，指出用一個(gè)小型氣力輸送裝置對(duì)谷物進(jìn)行輸送產(chǎn)生的機(jī)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(jī)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(yàn)產(chǎn)生的破碎率為0.4%一2.1%。Kelvin.D.Baker1986年估計(jì)了操作參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及谷物脆度對(duì)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(shí)呈指數(shù)關(guān)系增加，谷物的脆度對(duì)其機(jī)械損傷影響較大。

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