【正文】 現(xiàn)代食品向速溶或方便化發(fā)展。到上世紀(jì)30年代，發(fā)展更為迅速，其主要原因是：(1)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要使用高質(zhì)量的氮肥，而非顆粒狀的氮肥易產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)塊現(xiàn)象。成型加工法在瓦片、磚塊、藥片等制備中己沿用了幾個(gè)世紀(jì)，目前主要用于制藥、粉末冶金和陶瓷等工業(yè)中。本文根據(jù)圓柱形振動流化床噴霧造粒的機(jī)理，研究了顆粒的生長規(guī)律，對影響成粒的因素進(jìn)行了分析，計(jì)算了造粒過程中的關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)計(jì)算參數(shù)，參考市場上的同類產(chǎn)品進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最終做出了振動流化連續(xù)造粒機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對配套的設(shè)備有個(gè)初步的選型。和傳統(tǒng)的流化床相比它可維持較低的氣速和壓降，懸浮在氣流中的顆粒受壓力的影響是可以流動的。本機(jī)具有造粒效率高，干燥效果好，返料率小，能耗低，操作簡單，占地面積小，投資小等眾多優(yōu)點(diǎn)，能廣泛地適用于制造咖啡、添加劑、藥品、食品等疏松顆粒的制造。振動流化連續(xù)造粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 振動流化連續(xù)造粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容： 根據(jù)題目進(jìn)行調(diào)研并參觀相似實(shí)物及照片，主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，振動流化連續(xù)造粒機(jī)成套圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過計(jì)算參振質(zhì)量，確定振動電機(jī)，隔振彈簧計(jì)算等，完成設(shè)計(jì)計(jì)算書。該機(jī)使用粉狀原料，成品為疏松顆粒，粒度均勻，并且顆粒的大小可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，連續(xù)生產(chǎn)。機(jī)械振動施加于流化床可顯著改善氣固接觸和流化的狀態(tài)。振動流化床中流化特征的經(jīng)驗(yàn)公式在許多論文中針對各種應(yīng)用有很多的報(bào)道。成型加工的生產(chǎn)能力低，一般是以每小時(shí)生產(chǎn)多少塊來計(jì)量。上世紀(jì)初，這種造粒技術(shù)己經(jīng)成為許多工業(yè)生產(chǎn)過程中的基本過程。(4)自動化的高強(qiáng)度生產(chǎn)，要求給料具有良好的流動性。造粒技術(shù)在近幾十年來迅速發(fā)展，形成了攪拌造粒法、壓力造粒法、熱造粒法、噴霧造粒法、流化床造粒法以及在液體介質(zhì)中進(jìn)行的造粒法等近10種工藝，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、輕工等工業(yè)部門。其中，滾動造粒是指將液體粘結(jié)劑加入粉末中，然后經(jīng)過多次滾動，形成團(tuán)核(母球)，母球聚積，或被細(xì)粉層析，長大為較大顆粒；而混合造粒是指在臥式圓筒中，通過雙軸式攪拌器的攪拌作用，將濕的可塑性粉粒物料混合并松散抖開成球狀體顆粒，又稱濕式造粒。一次造粒成型率低，合格粒子所占比例小，整個(gè)流程長，熱量損失大，能量消耗大，粉塵污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。這種方法又可分為單向活塞壓制造粒法和輥筒壓制造粒法。擠壓造粒也是目前我國粉體造粒的主要方法之一。熱造粒法大都在窯或爐子中進(jìn)行。噴霧造粒法是將液體物料向逆流或并流的氣流中噴霧，在液滴與氣流間進(jìn)行熱量與物質(zhì)傳遞而制得球狀粒子的方法，在造粒操作的同時(shí)進(jìn)行干燥操作的噴霧干燥法及經(jīng)空氣冷卻而固化的噴霧冷卻法為其代表。.噴霧造粒法的特點(diǎn)是：造粒速度快，只要幾秒到幾十秒；成品質(zhì)量好，特別適用于熱敏性物料的造粒；系統(tǒng)可密閉連續(xù)操作，環(huán)境污染小，適合于大規(guī)模生產(chǎn)；但是熱效率低，產(chǎn)品粒度小。為達(dá)到同一造粒目的，傳統(tǒng)造粒過程不僅操作時(shí)間長、物料損失多，而且操作條件也很差，難以滿足生產(chǎn)的要求。使混合、造粒、干燥、分級等工序均在一個(gè)裝置中，在密閉狀態(tài)下短時(shí)間完成。其裝置可分立式和臥式兩種型式?？諝饨?jīng)過送風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)，通過加熱器使溫度保持一定范圍，再通過流化氣供給室，使流化氣均勻的1一引風(fēng)機(jī)；2一布袋除塵器； 3霧化器；4一氣體分布篩板；5一氣體供給室；6一換熱器；7一空氣過濾器。（2）工藝流程簡單，設(shè)備裝置緊湊，投資節(jié)省；（3）能耗較低；（4）產(chǎn)品粒度比普通噴霧干燥法大；（5）產(chǎn)品表面光潔、無結(jié)塊，具有很好的流動性；（6）流化床的床層溫度分布均勻，傳質(zhì)、傳熱速率快，生產(chǎn)能力大。將機(jī)械振動引入普通流化床，顆粒物料受氣流和振激力的雙重作用而流化，可以在較低的流化氣速下形成均勻的流化狀態(tài)；另外，振動流化床內(nèi)作拋擲運(yùn)動的顆粒在連續(xù)操作中從流化床入口到出口的運(yùn)動近似平推流，停留時(shí)間比較一致。在振動流化床中，物料的輸送是由振動來完成，同時(shí)，振動還可使物料的最小流化速度降低，而送給流化床的熱風(fēng)只是用來傳熱和傳質(zhì)，這就可明顯地節(jié)省能量。趙艷春、張振偉等采用流化振動連續(xù)造粒機(jī)生產(chǎn)直徑１mm的細(xì)小顆粒[8]，對流化床的流化機(jī)理和噴霧造粒過程中兩種不同的顆粒成長機(jī)理進(jìn)行了分析，得出流態(tài)化時(shí)床內(nèi)粉料濃度的分布特征。用于肥料時(shí)肥效緩釋性強(qiáng)，且大顆粒非均質(zhì)復(fù)合肥可根據(jù)農(nóng)作物不同生產(chǎn)時(shí)期釋放不同肥分，肥料利用率高；用于醫(yī)藥時(shí)可抗靜電、遮蔽苦味、速溶和控釋；用于農(nóng)藥生產(chǎn)領(lǐng)域，可使高毒農(nóng)藥低毒化，延長藥劑有效期限，減少飄移，避免或減輕殺傷天敵，使用安全、方便等。本文在圓柱形的振動流化床中研究了連續(xù)振動流化床噴霧造粒法生產(chǎn)疏松顆粒的機(jī)理和顆粒的生長規(guī)律。因此其節(jié)能和環(huán)保的設(shè)計(jì)更是合理周到，適合當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展主題。噴霧流化床造粒的最基本過程是流化床床層中新顆粒的生成及長大。前者稱為層式涂布方式(layering)，后者則稱為團(tuán)聚方式(agglomeration)。吳洪等對流化床粘結(jié)劑造粒過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分別觀察到兩種顆粒成長機(jī)理，即涂布層式生長和團(tuán)聚式生長。粘合劑流率的影響跟濃度的影響相似。 流化床團(tuán)聚造粒過程簡圖1一干粉粒和粘合劑；2一造粒核心(半濕潤粉體，由干粉體混合制得)；3一生長著的濕潤粒子；4一濕潤的顆粒產(chǎn)品，向流化床內(nèi)送入的干粉體，或未形成顆粒的粉體，與霧化的粘合劑液滴接觸形成以2所示的造粒核心，再以2為核心與粘合劑及干粉體接觸形成3, 4所示的顆粒和產(chǎn)品。這種狀態(tài)下由于細(xì)粉粒結(jié)合不緊密，毛細(xì)管力起不到應(yīng)有的作用，各粉粒間的粘結(jié)力較弱；第二階段顆粒在流化床中繼續(xù)流化碰撞，被進(jìn)一步壓密，引起毛細(xì)管形狀和尺寸的改變，（b）。 B. J. Ennis顆粒生長理論對于粒徑的成長過程，B. J. Ennis分析了造粒過程中力的平衡，提出用粒徑粘性斯托克斯數(shù)St，判斷粒徑生長的原則。根據(jù)每個(gè)顆粒力的平衡關(guān)系，可以導(dǎo)出: （） （）式中：ｕ－顆粒運(yùn)動的相對速度，ｍ/ｓ；—顆粒運(yùn)動速度，ｍ/ｓ；—顆粒粘性斯托克斯數(shù)；ｈ－粘合劑涂厚，m；ｘ－兩顆粒之間的距離，m；ａ－顆粒的半徑，ｍ；ｍ—顆粒的質(zhì)量，kg；－液體橋的粘度，－顆粒的密度，；—液橋粘性力，N；；—粘合劑表面張力，N/m。團(tuán)聚生長速率由粘合劑的存在和分布狀況確定，可利用霧滴大小和分布的狀況來控制造粒過程。涂布生長是以晶種(某個(gè)顆粒核由顆粒附聚而成的大顆粒)為核心，顆粒不斷地沉積到晶種表面。此半經(jīng)驗(yàn)式不考慮顆粒的長大的具體過程，不能反映顆粒以何種成長機(jī)理長大。由式（）可知，、ｙ和是影響顆粒粒徑增長的主要因素。他們通過實(shí)驗(yàn)手段得到數(shù)據(jù)，根據(jù)二次旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)的回歸分析原理，用C語言編制計(jì)算機(jī)程序，在計(jì)算機(jī)上對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立了產(chǎn)品成品率與造粒室溫度、連續(xù)輸入的粉料量、霧化空氣的壓力、料液的流量、流化氣體的流量各個(gè)參數(shù)之間關(guān)系的二次數(shù)學(xué)模型：（）式中：a－造粒室的溫度，；ｂ－連續(xù)輸入的粉料量，；ｃ－霧化空氣的壓力，；ｄ－造粒過程中的料液的流量，；ｅ－流化氣體的流量。（1）造粒室溫度對造粒性能的影響 （）當(dāng)溫度由逐漸上升時(shí)，成粒率不斷增加，到達(dá)時(shí)達(dá)到最高值，超過此溫度時(shí)成粒率逐漸下降。這是因?yàn)閴毫傞_始增大時(shí)，由于壓力的增大使霧滴變小，附著率上升，粉料間的成粒機(jī)會加大，成粒率不斷上升；壓力加大到一定程度后，變小的霧滴有可能在附著之前便被干燥，粉料間的成粒機(jī)會變小，致使成粒率降低。（3）流化氣體的流量e與造粒室溫度a之間的關(guān)系根據(jù)式（），當(dāng)其他的因素值取零值時(shí)可知剩余兩因素之間的關(guān)系，即： （）根據(jù)生產(chǎn)的需要，確定有價(jià)值的成粒率區(qū)間，當(dāng)成粒率在85%以上時(shí)，隨著流化氣體的流量的增加，成粒率不斷增高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到流化噴霧造粒過程中各個(gè)因素的最佳取值范圍如下：（1）造粒室的溫度 （2）連續(xù)輸入的粉料量 （3）霧化空氣的壓力 （4）造粒過程中的料液的流量 （5）流化氣體的流量 51 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該振動流化連續(xù)造粒機(jī)集造粒、篩分、干燥、除塵為一體，可獨(dú)自作為一條生產(chǎn)線。在造粒室內(nèi)，流化氣流的作用下，顆粒開始生成，逐漸長大，長大到一定程度，慢慢下落。這樣就可以進(jìn)行連續(xù)性的生產(chǎn)。經(jīng)市場調(diào)查和對同類設(shè)備的性能分析，考慮選用如下結(jié)構(gòu)： ， 1. 重力傳感器；；；；；進(jìn)料原理如下：首先通過加料口3向儲料筒中一次性加入適量的粉料，大約100kg左右，進(jìn)料時(shí)通過電磁閥打開快裝氣嘴6處的閥門，使高壓風(fēng)將粉料通過進(jìn)料管吹上去。因此，在距離進(jìn)料器底部150mm的高度沿切線安裝三個(gè)氣管，隔一段時(shí)間吹入一股高壓氣流，使上面的架空的粉體掉落，從而使進(jìn)料連續(xù)。當(dāng)氣流托不住它的時(shí)候，也就是達(dá)到沉降速度，顆粒將從喉口進(jìn)入落料室，通過方形法蘭1進(jìn)入干燥分級體。1上蓋2粗料出口3成品顆粒出口4細(xì)料顆粒出口5熱風(fēng)管該干燥分級體可以同時(shí)進(jìn)行干燥和顆粒的篩選，由兩層帶傾角的孔板將整個(gè)分機(jī)體分為上、下三個(gè)空間。過于細(xì)小的顆粒漏到最下層。在顆粒從右端運(yùn)動到左端的整個(gè)過程中，收到來自熱風(fēng)管5的熱風(fēng)的干燥。如圖36，粗料從入口8進(jìn)入粉碎室5之后，經(jīng)過上面兩組互成角度的破碎刀的高速打散，落至孔板。 圖37換熱器1壓板2保溫填料3銅帶4高溫風(fēng)出口5低溫風(fēng)通道6返風(fēng)通道7外箱體隔板空氣經(jīng)過空氣濾芯進(jìn)入換熱器，經(jīng)過曲折的內(nèi)外壁通道，被加熱。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)十分明顯。布袋除塵的工作原理是這樣的，由于負(fù)壓操作，粉體隔離在布袋上，空氣通過布袋空隙進(jìn)入到引風(fēng)機(jī)，直接排入大氣，由于布袋除塵的效力非常高，到達(dá)4個(gè)9左右，所以空氣潔凈，可以直接排入大氣，環(huán)保效果非常明顯。該部分的設(shè)計(jì)也是通過嚴(yán)格計(jì)算確定結(jié)構(gòu)尺寸和操作的方式。取整為： = m。開孔直徑： =（3）開孔數(shù)：N=α( /) =() 2=1102（4）開孔間距=103/（5）穿孔風(fēng)速（6）校核噎塞速度：Uy=1102 Ur dma ( Ur +1000)=1102(3103) (+1000)= m/s因?yàn)?，所以符合要求?= （）/[2 tan(15176。Φ3600)=(3600)= 孔板內(nèi)徑dg ∵Agk =(Dg/2) (dg/2) 經(jīng)整理：dg=[(Dg/2)2Agk/π]1/22 =2[()] 1/2 =（4）干燥層數(shù)：n=Lg/Lgd料層總長Lg =Vg/Bg 輸料系數(shù)：η= 物料結(jié)合系數(shù)：km=。g(Г1) 1/2+sinα/cos0]=actg[103157/() 1/2+ sinα/cos0]=（3）合成振幅A=Гg為確保這一點(diǎn)，除在設(shè)計(jì)選型時(shí)要考慮必要條件外，現(xiàn)場調(diào)整是必不可少的。(2)隔振簧高度、剛度選配隔振彈簧位置下基礎(chǔ)的標(biāo)高應(yīng)接近相同，高度不超過5mm。彈簧各圈之間在自由狀態(tài)下應(yīng)有適當(dāng)間隙以便在彈簧受壓時(shí)能產(chǎn)生相應(yīng)的變形。彈簧工作圈數(shù)z，彈簧工作時(shí)參與變形的圈數(shù)，按彈簧變形量計(jì)算確定；彈簧總?cè)?shù)，壓縮彈簧的總?cè)?shù)等于工作圈數(shù)與支撐圈數(shù)之和；節(jié)距p，相鄰兩圈彈簧絲中心間的軸向距離彈簧的螺旋升角，壓縮彈簧一般取，一般采用右旋 （） 彈簧的自有高度：未受載時(shí)的高度彈簧的工作高度：對于壓縮彈簧，為變形量。計(jì)算d時(shí)應(yīng)注意：彈簧采用碳素彈簧鋼絲時(shí)，許用剪應(yīng)力和彈簧絲直徑d有關(guān)，因此要用試算法來確定彈簧絲的直徑d。按第類載荷彈簧考慮，取試驗(yàn)切應(yīng)力=。(7)節(jié)距p的計(jì)算=6+10=16mm （）(8)彈簧的自由高度H的計(jì)算彈簧兩端圈并緊磨平，同時(shí)滿足，則自由高度H按下式計(jì)算：mm （）(9)彈簧展開長度的計(jì)算彈簧螺旋升角： （）滿足在5~9的要求。，整個(gè)系統(tǒng)是負(fù)壓操作，在空氣排放到大氣前要經(jīng)過一個(gè)布袋除塵裝置，該裝置一方面是為了造粒這個(gè)過程的順利實(shí)現(xiàn)，一方面就是過濾空氣，使空氣中的粉狀物料和空氣分離開來，進(jìn)行回收利用，布袋除塵的回收效率非常的高，經(jīng)過布袋除塵裝置過濾后的空氣達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放。一方面內(nèi)箱體的溫度可以傳給外箱體內(nèi)溫度較低的空氣，進(jìn)行預(yù)熱，外箱體起到一個(gè)保溫的作用，不至于使熱量白白的流失掉，這樣周圍環(huán)境溫度的變化不會太大，對于別的設(shè)備來說也是很有意義的。使用了電換熱器，可以直接使用電力作為能源，不需要?jiǎng)e的專門的加熱裝置，既減少了投資，也更加利于營造一個(gè)清潔生產(chǎn)的環(huán)境。目前市場上鋼材的價(jià)格為3000元/噸。另外，機(jī)器在設(shè)計(jì)過程中也面面體現(xiàn)著在實(shí)現(xiàn)功能的前提下，結(jié)構(gòu)盡量合理和節(jié)約材料的原則，因而也具備了一定的價(jià)格競爭力。將干燥理論及振動理論應(yīng)用于造粒機(jī)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并且參考了同類的機(jī)器設(shè)計(jì)圖紙，以使整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)合理科學(xué)，功能原理有依有據(jù)。主要在流化床造粒部分，干燥部分振動部分，布袋除塵部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。因此可以將粗返料器的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。基于以上5點(diǎn)分析，以及設(shè)備改造的難易程度，我認(rèn)為設(shè)備結(jié)構(gòu)的改造方案是可行的，值得的。 改進(jìn)后的方案是，將破碎刀的上邊也和軸連接起來，形成一個(gè)簡支梁的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)并不影響它的正常工作。三、支架上的提升機(jī)構(gòu)由于只是在安裝或者維護(hù)時(shí)候才提升機(jī)器的上半部分，因此這一部分的提升不是經(jīng)常進(jìn)行的，而且提升的距離也很小，用減速電機(jī)雖然方便了操作，但增加了成本，增加的設(shè)備沒有完全發(fā)揮它的實(shí)際作用，整個(gè)結(jié)構(gòu)也顯的復(fù)雜。三個(gè)月的努力，方案設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，但這并不是結(jié)束，而僅僅是一個(gè)開始。導(dǎo)師對待科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度給我很深的印象，他積極鼓勵(lì)我循序漸進(jìn)拓寬知識面，指導(dǎo)我怎樣分析解決實(shí)際問題。 Fluidizat