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核桃是中国主产的营养富集型坚果之一,其年产量已位居世界首位,产量的递增使得核桃机械化加工迅速发展,但也带来了核桃壳仁不易机械分离的难题。核桃壳仁分离是实现核桃破壳取仁机械化的关键环节,这对促进核桃加工全程机械化具有重要的工程意义。提升核桃壳仁分离过程中的分离效果是目前亟待解决的重要问题,其关键在于核桃壳仁物料特性的研究和壳仁分离过程的明晰以及设备工作参数的优化。对核桃壳仁物料特性和分离过程深入研究,可为以提升分离效果为目标的核桃壳仁分离装置优化设计提供指导,还可为其他农产品物料分离研究提供基础理论与参考方法。为获取核桃壳仁混合物料的物性参数,本文以新疆主产的温185核桃为研究对象,首先测定各物料组分占比、含水率、质量、迎风面积,并选定物料分离方法;其次,以数值模拟方法明晰物料分离过程并为装置设计提供基础理论;最后,为获取最佳分离效果下的设备工作参数,以试制的核桃壳仁分离设备为试验平台开展单因素影响试验和二次正交旋转组合试验。具体研究结论如下:(1)明确了参与核桃壳仁分离工序的物料主要有1/2壳、1/4壳、1/8壳、1/2仁、1/4仁、1/8仁、分心木,其占比分别为4.6%、12.16%、19.76%、15.08%、22.8%、15.18%、1%。测定了各主要组分物料的含水率、质量、迎风面积、悬浮速度区间,选定以风选法为核桃壳仁混合物料分离方法。(2)明晰物料分离过程,开展风选分离管道数值模拟研究。确定采用水平物料输送段与垂直物料风选段结合的正压送风式风选分离管道可以实现核桃壳仁混合物料的风选分离。风选分离管道内的压力场和速度场分布利于物料的输送与风选,得到的核桃壳仁混合物料运动轨迹可以直观反映各主要组分物料在气流场中的运动轨迹以及风选分离的效果。(3)剖析正压送风式核桃壳仁分离装置工作参数对分离效果的影响规律,开展核桃壳仁分离试验并获取最佳工作参数。确定入料流量、风速、振动电机频率为试验因素,以清选率和损失率为试验指标。试验表明入料流量对损失率影响最为显著,振动频率对清选率影响最大。得到最佳工作参数组合为:入料流量300g/s,风速20m/s,振动频率42Hz。本文研究成果可为物料分离机理的深入研究以及核桃壳仁分离设备的优化设计提供理论参考。