【摘要】：隨著飼料行業(yè)深入發(fā)展,在新飼料原料利用、新飼料及其附屬產(chǎn)品個性化、多樣化、精細化開發(fā)和生產(chǎn)研究過程中,需要依托小型飼料制粒系統(tǒng),但是國內(nèi)現(xiàn)有的小型制粒系統(tǒng)有待完善。針對這些問題,論文結(jié)合飼料原料摩擦及熱物理特性,對小型制粒系統(tǒng)主要部分的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)進行設(shè)計與優(yōu)化,并進行顆粒飼料生產(chǎn)試驗驗證。得出主要結(jié)論如下:1)得到了六類飼料原料(玉米粉、大麥粉、小麥粉、豆粕、DDGS、乳清粉)和一種典型配合粉料的摩擦和熱物理特性隨水分、粒度的變化規(guī)律。研究為飼料原料利用、后續(xù)仿真優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2)喂料器結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)優(yōu)化。基于正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗原理,以螺距大小、主軸直徑、主軸轉(zhuǎn)速為試驗因素,以喂料器喂料量、喂料穩(wěn)定性為評價指標(biāo),采用回歸分析和響應(yīng)面法,對最佳參數(shù)組尋優(yōu),得到喂料器的最佳參數(shù)組合:軸徑為35 mm,螺距為57 mm,轉(zhuǎn)速為23.2 r/min,喂料器喂料量波動性減小、喂料穩(wěn)定性得到提高。3)調(diào)質(zhì)器CFD-DEM模型研究、選型與設(shè)計、加工參數(shù)優(yōu)化。首先,提出軸向多點進氣式和徑向多點進氣式兩種調(diào)質(zhì)器方案,基于CFD-DEM耦合方法,得出軸向多點進氣式調(diào)質(zhì)器更符合本課題需求。接著,據(jù)此設(shè)計了軸向進氣式調(diào)質(zhì)器的結(jié)構(gòu):內(nèi)徑為0.1 m,調(diào)質(zhì)段長度為0.6 m。蒸汽進氣方式為軸向,蒸汽添加孔數(shù)目為10,蒸汽進口尺寸為Φ6 mm。最后,基于該結(jié)構(gòu)調(diào)質(zhì)器,以槳葉安裝角、調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速、喂料轉(zhuǎn)速為試驗因素,以調(diào)質(zhì)器生產(chǎn)率、調(diào)質(zhì)后物料溫度為評價指標(biāo),按照正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計方法,對該結(jié)構(gòu)調(diào)質(zhì)器進行了仔豬料生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化試驗,建立了3個因素對調(diào)質(zhì)器作業(yè)評價指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。通過響應(yīng)面法尋優(yōu),得到調(diào)質(zhì)器的最佳作業(yè)參數(shù)組合:槳葉安裝角為38.1°、調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速為220.6 r/min、喂料轉(zhuǎn)速為17.4 r/min,此方案下,調(diào)質(zhì)器生產(chǎn)率為12.7 g/s,調(diào)質(zhì)后物料溫度為65.0 ℃,此時調(diào)質(zhì)器生產(chǎn)率較高、物料溫度在要求的加工工藝范圍內(nèi)。4)壓輥個數(shù)選擇、結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化。首先,基于環(huán)模內(nèi)徑180 mm,寬度15 mm,分析最大壓輥尺寸隨不同攫取角度、攫取高度變化情況,得出兩輥組合時壓輥直徑為70 mm,三輥組合時壓輥直徑為64 mm。接著,分析大小輥組合時理論生產(chǎn)率情況,優(yōu)化壓輥個數(shù)為2,壓輥直徑為70 mm,偏心安裝距離為5 mm。最后,模擬模輥擠壓過程,結(jié)果表明:選用摩擦系數(shù)較大的物料,能夠減少打滑耗能；適當(dāng)減小模輥間隙,可以增大擠壓應(yīng)力、提高顆粒飼料質(zhì)量。5)單模孔擠壓仿真模擬、單�？自囼炂脚_搭建與試驗。通過有限元分析軟件ANSYS模擬物料擠壓成型過程,結(jié)果表明:物料越靠近�？妆�,應(yīng)力和應(yīng)變越大,具有一定層次性;物料外側(cè)流動性較內(nèi)部滯后。設(shè)計并搭建單模孔試驗臺,研究不同含水率、加熱溫度、加載載荷下物料應(yīng)力松弛和顆粒硬度,結(jié)果表明:應(yīng)力松弛發(fā)生在擠壓結(jié)束后的瞬間,超過80%的應(yīng)力松弛值在應(yīng)力松弛開始后的30 s內(nèi);擠壓載荷越大,松弛結(jié)束后殘余的應(yīng)力值越大;擠壓載荷和物料含水率對應(yīng)力松弛、擠壓后顆粒硬度有顯著性影響(P0.05)。松弛模量隨載荷的增大而增大,隨含水率的升高而減小;含水率高、加載載荷大,顆粒致密程度高,其硬度值也越大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S817.12

【參考文獻】

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本文編號：2293053