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1、Grain Distribution Technology 1/2014粮食流通技术 钢板筒仓增设降破碎装置的可行性研究 曾钦坚,赵庆和 (深圳赤湾港务公司,深圳 518000) 我国钢板筒仓是20世纪70年代末开始大规模 建设的, 先后引进了利浦仓技术、 装配仓技术, 并首 先在全国港口行业投入使用。 目前, 全国有钢板类筒 仓规模约为210万m3。 相比混凝土筒仓, 钢板筒仓具 有造价低、 施工周期短、 对地基承载力要求低、 蓄热 性差、 可回收、 便于港口功能转化等优势而受到港口 企业的广泛采用。 筒仓具有仓容量大、 机械化程度高、 进出效率高 等优点, 但由于仓体较高, 也带来了粮食在
2、进仓过程 破损率大的问题, 直接影响了粮食的品质。 为降低破 损率, 必须在仓体内安装降破碎装置, 以提高粮食存 储质量和客户满意度。 混凝土筒仓在建造时可以安装螺旋型降破碎装 置, 建造好的该类仓也可以装设降破碎装置。 而钢板 筒仓, 由于外壁只有几毫米厚且受薄壁应力的影响 就不能沿内筒壁装设降破碎装置, 必须另辟蹊径。 1方案设计 要想降低粮食的破碎率, 就必须降低粮食落入 仓内的速度。 筒仓进料方式是在仓顶中心位置接有 一段溜管, 粮食自溜管内自由落体进入仓内。 这种进 粮方式, 导致粮食破碎比较严重, 特别是北方的玉米 破碎尤其明显。 根据实际取样测试, 破损率搞达 15%。 为解决破
3、碎问题, 我们设计了本方案: 在仓顶进 料溜管底部增加分料漏斗, 将从进料溜管出来的粮 食通过分料漏斗四等分出料, 再在漏斗的4个出料 口接敞开式的U型导料溜槽。 从漏斗出来的粮食, 通 过倒料溜槽一直溜到仓底, 粮食与溜槽的相对运动 产生的摩擦力, 降低了粮食落料末速度, 从而达到降 低粮食破碎率的目的。 由于该溜槽为敞开式的U型 导料溜槽, 当粮食淹没了溜槽下部时, 粮食即从溜槽 截面溢出提高堆粮线, 并逐渐形成由四周往中间, 由 底部到顶部装粮, 直到粮仓堆满 (示意见图1) 。 图1U 型溜槽装粮示意图与仓体基础撞击图 摘要:通过对钢板筒仓加设溜槽的方法达到降低粮食破碎率、提高粮食储存
4、质量的目的。 关键词:降破碎装置;破损率;溜槽;流速 中图分类号: S226文献标识码: B文章编号: 10073582 (2014) 01005403 Feasibility Study of Additional Drop Crushing Plants for Steel Silo Zeng Qinjian,Zhao Qinghe (Shenzhen Chiwan Port Co., Ltd,shenzhen 518000,China) Abstract: By the design calculation, this article adopts the method of setti
5、ng chutes in steel silo to reduce the grain flow, reduce grain breakage rate, and improve the quality of food stocks. Key words:Drop crushing plant;breakage ratio;chute;flow velocity 收稿日期: 2013-12-14 作者简介: 曾钦坚 ( 1981-) , 男, 工程师; 专业方向为机械设 备技术管理, 筒仓及输送设备技术研究。 54 Grain Distribution Technology 1/2014 粮食
6、流通技术 2设计参数 以图2所示的钢板筒仓为例, 该仓体为仓径28 m, 仓体高度25.21 m, H/D1.5, 属于浅圆仓范畴里的螺 栓装配波纹钢板仓, 堆粮高度19.497 m, 仓容10 000 t, 配备了输送流量达到500 t/h的自动进仓系统。 装卸 散粮按玉米计算, 其容重为0.78 t/m3, 堆积角为30 (见图2) 。 3设计计算 3. 1分料漏斗 刮板机流量为500 t/h, 分料漏斗的放料口流量 需要保证125 t/h, 设计流量为150 t/h。 放料口通过能力的计算公式为: Q=3 600 dAV. (1) Q放料口通过能力, 单位t/h; d输送物料的体积质量,
7、 计算对象为玉米, 其 体积质量为0.78 t/m3; A放料口面积, 单位m2; V放料速度, 单位m/s。 圆形放料口尺寸计算公式为: (2) D放料口直径, 单位m; db物料标准块尺寸, 玉米的物料标准块尺寸 约10 mm15 mm, 故db忽略不计。 公式 (2) 简化为: . (3) 溜管落料口的速度为: ( 4 ) V0粮食在刮板机底板落料口的初速度, 取 V00 m/s; g重力加速度, 取9.8 m/s2; h1落料高度差, 溜管长度大约3 m。 分料漏斗落料口的速度为: . (5) 玉米对漏斗内壁的摩擦系数, 漏斗内壁材料 为聚氨酯板, 摩擦系数取0.5; 漏斗侧壁钢板的倾
8、斜角度, 取倾斜角度最小 的面做设计计算, 取值45; h2漏斗高度差, 设计值为0.55 m; 并将公式 (4) V1的计算结果带入公式 (5) , 得 将公式 (3) 和公式 (5) 的计算结果带入公式 (1) , 得: , 即: 所以分料漏斗的下料口直径取100 mm。 3. 2 溜槽的设计 溜槽选择敞开式的U型溜槽, 当溜槽下端的落 料口被粮食淹没时, 粮食能实现从溜槽侧面溢出。 溜 槽截面尺寸需要满足两个要求,一个是截面尺寸满 足通过能力要求150 t/h, 一个是溜槽上端接料处 端口尺寸需要大于漏斗下料口直径100 mm (见图3) 。 图3U 型溜槽示意图 溜槽的断面尺寸需要满足
9、以下公式: (6) A1溜槽截面尺寸, 单位为m2; Q断面通过能力, 取设计值为150 t/h; 图2 55 Grain Distribution Technology 1/2014粮食流通技术 RH溜槽内物料填满系数, 与断面形状有关, 料 槽的RH0.50.6, 管子的RH0.350.5, 此处属于前 者, 取值0.5; 物料容重, 计算对象为玉米, 其容重为0.78 t/ h; VL0物料速度, 溜槽内物料的初速度约等于分 料漏斗下料口的末速度, 故VL00.8 m/s; 所以, U型溜槽上端截面为半圆形 (示意见图4 ) , 其溜槽 截面面积公式为: (7) R1溜槽内表面圆弧半径,
10、 单位m; 故 溜槽尾端物料末速度引用公式 (5) : . (8) g重力加速度, 取9.8 m/s2; 摩擦系数, 溜槽内壁同样加垫聚氨酯板, 摩擦 系数取0.5; 溜槽倾斜角度, 见图2, 68; h3溜槽高度差, h3=H1-h2=25.21-0.55=24.66 m; VL0VL08.0 m/s; 故 随着物料流动速度的加快, 溜槽断面面积可以 随之减小, 由 (6) 式得: 由于溜槽断面半径与物料流速的等式关系为非 线性关系, 如果溜槽断面随溜槽长度线性化, 需要抽 段对溜槽断面流量进行验算, 或采用等断面面溜槽。 3. 3破损率计算 为弄清粮食在仓内垂直高度与破损率的关系, 我们取
11、样在不同高度做自由落体试验并统计出以下 关系图 (见图5) 。 图5玉米下落高度与破损率关系图 如图5所示, 如果筒仓不设溜槽, 粮食从刮板机 底板进入溜管后, 进行自由落体的高度是35.72 m, 粮食的破损率高达15%。 仓体增加溜槽后, 粮食到达 仓底的速度通过上述计算得VL1为21.3 m/s。 将VL1分解成x向速度VL1x和y向速度VL2y; VL1x=VL1 cos68=21.3cos68=8 m/s VL1y=VL1 sin68=21.3sin68=19.7 m/s VL1y相当于在高度20 m处作自由落体到达地面 的速度, 此高度粮食破损率为6%。 因此, 仓内增加溜 槽后, 粮食破损率从以上数据分析能减少约10%。 4结论 以上分析, 可以看出仓内增加导料溜槽起到了 很好的减缓作用, 降低了破损率, 达到了预期效果。 若有条件可采用螺旋式降破碎装置, 可进一步减小 溜槽与水平面的夹角, 延长溜槽长度增加摩擦消耗, 从而达到进一步减低VL1y速度, 可使降破碎效果更 好, 但投资会加大, 施工难度会增加。 图4示意图 欢迎投稿! 欢迎刊登广告! 56
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