谷子风筛式清选装置流场仿真与性能试验

摘要

【目的】设计适合谷子清选的风筛式清选装置,为提高我国谷子的机械化收获水平提供支持。【方法】以编织筛和冲孔筛为研究对象,测定“龙谷31号”谷子脱出物的主要物料特性,采用Fluent仿真分析对上、下筛网分别为编织筛+编织筛、冲孔筛+冲孔筛、编织筛+冲孔筛的清选装置进行流场仿真模拟,利用自制谷子风筛式清选试验台测定上、下筛均为编织筛的振动筛面的风速,以籽粒含杂率和清选损失率为评价指标,对曲柄转速、风机转速、风机倾角进行三因素五水平正交试验并建立回归模型,再采用多目标变量优化方法,运用Design-Expert 8.0.6对回归模型进行优化求解,确定最优结构参数组合,然后以圆整后的最优曲柄转速、风机转速、风机倾角进行台架验证试验。【结果】Fluent仿真分析表明,当上、下筛网均为编织筛时,气流的透筛率较好,气流能够贯穿筛网且无涡流,后段气流被有效导出清选装置并维持较高流速。台架试验表明,筛面高度90 mm处风速低于60 mm处,有利于脱出物分散;筛面高度60 mm处风速高于30 mm处,对脱出物分离起催化作用;筛面风速最高为4.22 m/s,大于杂余悬浮速度,足够分离谷子籽粒中的轻杂余,上、下筛均为编织筛合理可靠。多因素正交试验表明,风筛式清选装置的最优作业参数为:曲柄转速239.8 r/min,风机转速920.23 r/min,风机倾角25.98°,理论籽粒含杂率为2.89%,清选损失率为1.78%。利用圆整值(曲柄转速240 r/min、风机转速920 r/min、风机倾角26°)进行台架验证试验,实际籽粒含杂率为2.95%,清选损失率为1.81%。【结论】台架验证试验的籽粒含杂率和清选损失率与理论优化结果的相对误差分别为2.08%和1.69%,均小于5%,表明所设计的风筛式谷子清选装置结构可靠,满足谷子清选作业的工作需求。

关键词

谷子 / 清选装置 / 风筛式清选 / Fluent仿真