海得机电科技主要产品为各种电热鼓风烘箱、电机绝缘浸漆烘箱、变压器固化烘箱、互感器固化烘箱、高安全绝缘浸漆干燥箱、换向器烘箱、摩擦材料固化烘箱、燃油烘箱、燃气烘箱、蒸汽加热烘箱、真空烘箱、工业电炉、烘道、烘房、涂装线、焚烧炉、彩钢生产线、干燥箱、电热烘箱、工业烘箱、工业烤箱、防爆烘箱、天然气烘箱、树脂砂轮烘箱、刹车片烘箱、网带炉、电机固化烘箱、电机防爆烘箱等加热设备。产品广泛应用于电机（变压器、互感器、换向器）电器绝缘干燥、摩擦材料、玻璃、建材、化工医药、皮革、汽车配件、电子元件、复合材料制造等领域。

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联系人：吴晓华

关键词:涂布烘箱;蒸汽烘箱：蒸汽烘干机;循环风量;电热烘箱

涂布干燥常用的方法有对流干燥、接触干燥、辐射干燥等。干燥的目的是使涂料中的介质渗到基材(如纸、无纺布等) 中,使涂层固化、发泡等符合工艺要求。当介质为有机溶剂时,还要考虑在干燥过程中的安全问题,以免发生火灾、爆炸等安全事故。本文就涂布干燥方式中的对流干燥烘箱的设计作一探讨。

1干燥速率、烘箱有效长度及车速的确定

干燥的目的是为了使涂层符合工艺要求,又兼顾生产率与设备造价,其中设备造价主要与烘箱的有效长度有直接关系,而烘箱的有效长度又与涂层的干燥速率、车速有关。它们的关系如下:

E = MZ/ (B·L) (1)

L =60V 3 G1000E 3〔1 - MS- 1〕

E ———干燥速率,即每平方米干燥面积每小

时蒸发的溶剂[ Kg/ (h·m2) ] ;

MZ ———从烘箱排放的溶剂( Kg/ h) ;

B ———涂层宽度(m) ;

L ———烘箱有效长度(m) 

V ———车速(m/ min) ;

G———涂布量(g/ m2) ;

M ———干燥后成品的溶剂含量( %) ;

S ———涂料固含量( %) 。当确定了一种工艺方案时,由(1) 、(2) 式的关系可看出,要综合考虑干燥速率、烘箱有效长度及车速的关系,使之达到最优化。但是干燥速率的提高一般不能大于溶剂蒸发到表面的速率,否则会出现不合格品。

2 　空气速度与空气温度

干燥速率主要由空气撞击涂层的表面速度及撞击涂层空气的温度决定。为了做到均匀干燥,就要做到均匀送风与均匀的温度场。在理想情况下,要求空气从喷孔喷射到涂层上,能够与相邻的喷孔喷射到涂层上的空气相互重合,并且喷射到涂层上的空气速度均匀,温度场均匀。一般情况下,喷孔形式有圆形喷孔、长方形喷孔及狭缝形喷孔。采用那种喷孔形式效率较高,本人认为只要系统设计正确,都可采用,实际上这些喷孔系统都普遍地和成功地用在各种不同的产

品上。对于特定的工艺,其喷孔的形式,喷孔的布置方法,喷孔的空气速度及空气温度,一般都要经过试验来确定其最佳参数,包括喷孔的开口大小、距纸面的距离、排列位置的间隔及合理的回风道等,以满足均匀干燥的要求。

3 　热平衡计算

确定了烘箱的有效长度,车速,喷孔的形式,喷孔的空气速度及空气温度后,就要对烘箱进行热平衡计算。其计算方法分为烘箱在正常生产时所需的热量及烘箱在正常升温时所需的热量,对两者进行比较,取其最大者为所需的热量。

3. 1 　烘箱正常生产时所需的热量

烘箱正常生产时所需的热量由以下各部分组成:通过烘箱外部表面散失的热量,加热涂布物料及输送涂布物料移动部分所需的热量,加热涂料及溶剂蒸发所需的热量,加热补充新鲜空气所需的热量,涂布物料出入口及门缝散失的热量,对以上各部分热量进行相加,即得烘箱正常生产时所需的热量。具体计算可参考机械工业部第四设计研究院主编的《油漆车间设备设计》。

3. 2 　烘箱正常升温时所需的热量

烘箱正常升温时所需的热量由以下各部分组成:通过烘箱外部表面散失的热量,加热与热风接触部分金属所需的热量,加热烘箱围壁保温材料所需的热量,加热烘箱空气所需的热量,涂布物料出入口及门缝散失的热量,对以上各部分热量进行相加,即得烘箱正常升温时所需的热量。具体计算可参考机械工业部第四设计研究院主编的《油漆车间设备设计》

比较3. 1 与3. 2 的计算,取其较大者,即求出烘箱最大所需的热量,根据此要求,应配备足够的热源,以满足烘箱对热量的需求。

4 　循环风量与全压

根据已确定的喷孔形式、喷孔布置方法、喷孔空气速度,以及烘箱的有效长度,即可确定循环风量。根据烘箱的布置形式,风管走向,空气加热器的形式及其布置方法,即可求得循环风机的全压。具体计算可参考出版的《供暖通风设计手册》。另外,在设计时还应考虑循环风机的减振措施、隔噪技术、隔热保温措施、循环风机是否需要防爆等一系列问题,使之达到劳动安全卫生要求。

确定循环风量与风压后,可选取合适的热风循环系统,通常分成一定规格的热风循环系统单元,以优化系统结构。每个热风循环系统单元中,可以把空气加热器、热风循环风机等热风系统的所有部件都布置在烘箱,这样能减小设备占地面积以及减少管道长度,达到节省投资,使烘箱外形简洁美观的效果。对于大型宽幅烘箱,其热风系统比较复杂,并且电气控制、检测系统也较复杂,宜把空气加热器、热风循环风机等热风系统布置在烘箱室体外,以便于维修、操作及调节。不论空气加热器、热风循环风机等热风系统布置在烘箱室体或者布置在烘箱室体外,都不能影响喷孔形式、喷孔布置方法、喷孔空气速度、均匀送风以及均匀的温度场要求。

5 　废气排放与处理

当涂料中的溶剂为有机溶剂时,其溶剂一般为极易挥发的物质,往往易燃、易爆,所以在干燥过程中要对温度、火源、蒸发气体的溶剂浓度进行严格的控制,以免发生火灾、爆炸等安全事故。防止排出的废气污染大气,应对之进行处理,使之符合国家废气排放标准。一般常用的处理方法有:化学方法(如燃烧法、催化燃烧法等) ,物理方法(如吸附法、萃取法等) ,以达到安全生产的目的。确定废气排放量是以有机溶剂浓度不超过许可爆炸浓度为准,并要综合考虑烘箱新鲜空气的补充。有机溶剂许可浓度一般取其爆炸浓度下限的四分之一,然后根据其有机溶剂许可浓度、有机溶剂排放总量,即可计算出废气排放总量。

Q = 1000. GZ/ N (3)

Q ———废气排放总量(m3/ h) ;

Gz ———有机溶剂排放总量( Kg/ h) ;

N ———有机溶剂许可浓度(g/ m3) 。

根据(3) 式求出废气排放总量,即可选取合适

的废气处理设备,对废气进行处理后达标排放。

6 　烘箱结构的确定

烘箱的结构设计一般分为室体设计、热风循环系统设计以及输送系统设计。

6. 1 室体设计

室体用于保持烘箱的温度,减小热量损失,提高烘干效率,也是安装烘箱其它部件的基础。在设计时一般应进行保温板的力学计算(如强度计算、挠度计算等) 及保温板厚度计算。根据烘箱温度决定保温板厚度, 保温板常用厚度有100

mm、125 mm 及160 mm。保温材料常用的有岩棉、硅酸铝纤维、玻璃纤维等,中间的保温材料应装填饱满,其紧实度约为120 Kg/ m3 。室体壁板可设计成拼装式,也可设计成骨架式,不管采用何种结构方式,都应设有热桥,以较好地隔绝热量的传递,达到节能与保护劳动环境的目的。

6. 2 热风循环系统的确定

空气的流动是依靠风机来进行的。流动的空气通过空气过滤器、空气加热器及风道,最后送到干燥风道和喷孔中,要求喷孔风速均匀,温度场均匀。风机应尽可能直接与烘箱供风室连接在一起,以减小沿程压力损失与局部压力损失,降低设备造价,缩小烘箱所需要的空间。风道的截面尽可能设计成能保持最低的空气流速,风道中的弯头及或换向接头管路应用导流器,以保证空气穿过风道速度均匀,尽可能使喷孔处静压相等,以满足均匀送风的要求。另外还应注意:当烘箱发生火灾等不测事件时,热风循环系统应立即停止工作,必须做到电气连锁保护。

6. 3 输送系统的确定

采用什么方法输送涂布物料比较合适,主要根据以下参数决定:涂布物料输送的速度,烘箱的有效长度,干燥速率,空气的流动情况,所采用的涂布方法,涂料的固含量,涂料的粘度,以及对喷孔的维护要求等等。一般常用的输送方法有:托

辊输送(分主动托辊与被动托辊) ,棍式或板式输送,平带、网带输送,飘浮式输送等等。目前网带输送方法在涂布烘箱中的应用比较多。网带输送系统一般包括: 动力部分,金属网带,托辊装置,纠偏系统以及紧装置等部分。采

用这种输送装置,涂布的宽度容易控制,可以用较高的空气速度吹击涂布物料,喷孔之间的距离可以排得更加紧密些,可以提燥速率,缩短干燥时间。

7 　结语

根据以上论述,分解对流式涂布烘箱各部分容,根据具体的工艺条件,先进行各部分的理论计算,然后布置各个系统,使之成为有机的整体,进行结构设计,即可完成对流式涂布烘箱的设计。下载本文