基于Fluent-EDEM的茶叶红外杀青机优化与试验研究

对杀青机结构参数进行优化,获得最优滚筒结构和运动参数,对提高茶叶品质、杀青效率具有重要意义。针对目前茶叶杀青机械普遍效率低,以及机械结构设计存在盲目性等问题,研究了茶叶红外杀青机的滚筒锥角、导叶板倾角、导叶板螺旋角、导叶板高度及滚筒转速对杀青质量的影响,得出了茶叶红外杀青机滚筒结构最优结构参数。首先,结合茶叶红外杀青机结构及工作原理,利用计算流体力学软件Fluent与离散元软件EDEM对杀青机滚筒内茶叶颗粒的运动轨迹、滚筒内部温度分布及茶叶颗粒温度分布进行了耦合仿真;然后,设计了五因素四水平正交实验,以相同时间内茶叶升温速率最大为优化目标,研究了杀青机滚筒内导叶板螺旋角(A)、导叶板倾角(B)、滚筒转速(C)、滚筒锥角(D)及导叶板高度(E)对茶叶颗粒升温速率的影响,分析了不同结构参数组合下,杀青机滚筒结构参数对滚筒内部温度分布及茶叶颗粒升温速率的影响;最后,得到了杀青机最优结构参数,并研制了样机进行了试验。研究结果表明:滚筒结构参数对茶叶升温速率影响顺序为:C>A>B>E>D;最优结构参数组合为:导叶板螺旋角15°、导叶板倾角21°、滚筒转速37 r/min、导叶板高度55 mm、滚筒锥角2°;优化后,杀青机杀青效率提高了31.6%。