摘要：探討了涂布烘箱的設(shè)計(jì)方法，較系統(tǒng)地討論了設(shè)計(jì)對(duì)流式涂布烘箱的內(nèi)容、各種參數(shù)的確定等有關(guān)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：涂布烘箱：對(duì)流干燥：熱平衡：循環(huán)風(fēng)量;溫度場(chǎng)
涂布干燥常用的方法有對(duì)流干燥、接觸干燥、輻射干燥等。干燥的目的是使涂料中的介質(zhì)滲入到基材(如紙、無(wú)紡布等）中，使涂層固化、發(fā)泡等符合工藝要求。當(dāng)介質(zhì)為有機(jī)溶劑時(shí)，還要考慮在干燥過(guò)程中的安全問(wèn)題，以免發(fā)生火災(zāi)、爆炸等安全事故。本文就涂布干燥方式中的對(duì)流干燥烘箱的設(shè)計(jì)作一探討。
1干燥速率、烘箱有效長(zhǎng)度及車速的確定
干燥的目的是為了使涂層符合工藝要求，又兼顧生產(chǎn)率與設(shè)備造價(jià)，其中設(shè)備造價(jià)主要與烘箱的有效長(zhǎng)度有直接關(guān)系，而烘箱的有效長(zhǎng)度又與涂層的干燥速率、車速有關(guān)。它們的關(guān)系如下：E=M7/(BL)(1)1000E*1)
E一子燥速率，即每平方米干燥面積每小時(shí)蒸發(fā)的溶劑[Kg/(hm2)];
Mz—^從烘箱排放的溶劑（Kg/h);
B涂層寬度（m);
L一供箱有效長(zhǎng)度（m);
V——車速（m/min);
G涂布量(g/m2);
M一子燥后成品的溶劑含量(％);
S涂料固含量（％)。
當(dāng)確定了一種工藝方案時(shí)，由（丨）、(2)式的關(guān)系可看出。要綜合考慮干燥速率、烘箱有效長(zhǎng)度及車速的關(guān)系，使之達(dá)到最優(yōu)化。但是干燥速率的提高一般不能大于溶劑蒸發(fā)到表面的速率，否則會(huì)出現(xiàn)不合格品。
2空氣速度與空氣溫度
干燥速率主要由空氣撞擊涂層的表面速度及撞擊涂層空氣的溫度決定。為了做到均勻干燥，就要做到均勻送風(fēng)與均勻的溫度場(chǎng)。在理想情況下，要求空氣從噴孔噴射到涂層上，能夠與相鄰的噴孔噴射到涂層上的空氣相互重合，并且噴射到涂層上的空氣速度均勻，溫度場(chǎng)均勻。
一般情況下，噴孔形式有圓形噴孔、長(zhǎng)方形噴孔及狹縫形噴孔。采用那種噴孔形式效率較高，本人認(rèn)為只要系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確。都可采用，實(shí)際上這些噴孔系統(tǒng)都普遍地和成功地用在各種不同的產(chǎn)品上。對(duì)于特定的工藝，其噴孔的形式，噴孔的布置方法，噴孔的空氣速度及空氣溫度，一般都要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定其最佳參數(shù)，包括噴孔的開(kāi)口大小、距紙面的距離、排列位置的間隔及合理的回風(fēng)道等，以滿足均勻干燥的要求。
3熱平衡計(jì)算
確定了烘箱的有效長(zhǎng)度，車速，噴孔的形式，噴孔的空氣速度及空氣溫度后，就要對(duì)烘箱進(jìn)行熱平衡計(jì)算。其計(jì)算方法分為烘箱在正常生產(chǎn)時(shí)所需的熱量及烘箱在正常升溫時(shí)所需的熱量，對(duì)兩者進(jìn)行比較，取其最大者為所需的熱量。
3。1烘箱正常生產(chǎn)時(shí)所需的熱量
烘箱正常生產(chǎn)時(shí)所需的熱量由以下各部分組成：通過(guò)烘箱外部表面散失的熱量，加熱涂布物料及輸送涂布物料移動(dòng)部分所需的熱量，加熱涂料及溶劑蒸發(fā)所需的熱量，加熱補(bǔ)充新鮮空氣所需的熱量，涂布物料出入口及門縫散失的熱量，對(duì)以上各部分熱量進(jìn)行相加，即得烘箱正常生產(chǎn)時(shí)所
需的熱量。具體計(jì)算可參考機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院主編的《油漆車間設(shè)備設(shè)計(jì)》。
3。2烘箱正常升溫時(shí)所需的熱量
烘箱正常升溫時(shí)所需的熱量由以下各部分組成：通過(guò)烘箱外部表面散失的熱量，加熱與熱風(fēng)接觸部分金屬所需的熱量，加熱烘箱圍壁保溫材料所需的熱量，加熱烘箱內(nèi)空氣所需的熱量，涂布物料出入口及門縫散失的熱量，對(duì)以上各部分熱量進(jìn)行相加，即得烘箱正常升溫時(shí)所需的熱量。具體計(jì)算可參考機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院主編的《油漆車間設(shè)備設(shè)計(jì)》。
比較3。1與3。2的計(jì)算，取其較大者，即求出烘箱最大所需的熱量，根據(jù)此要求，應(yīng)配備足夠的熱源，以滿足烘箱對(duì)熱量的需求。
4循環(huán)風(fēng)量與全壓
根據(jù)已確定的噴孔形式、噴孔布置方法、噴孔空氣速度，以及烘箱的有效長(zhǎng)度，即可確定循環(huán)風(fēng)量。根據(jù)烘箱的布置形式，風(fēng)管走向，空氣加熱器的形式及其布置方法，即可求得循環(huán)風(fēng)機(jī)的全壓。具體計(jì)算可參考中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》。另外，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮循環(huán)風(fēng)機(jī)的減振措施、隔噪技術(shù)、隔熱保溫措施、循環(huán)風(fēng)機(jī)是否需要防爆等一系列問(wèn)題，使之達(dá)到勞動(dòng)安全衛(wèi)生要求。
確定循環(huán)風(fēng)量與風(fēng)壓后，可選取合適的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，通常分成一定規(guī)格的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)單元，以優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。每個(gè)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)單元中，可以把空氣加熱器、熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)等熱風(fēng)系統(tǒng)的所有部件都布置在烘箱內(nèi)，這樣能減小設(shè)備占地面積以及減少管道長(zhǎng)度，達(dá)到節(jié)省投資，使烘箱外形簡(jiǎn)潔美觀的效果。對(duì)于大型寬幅烘箱，其熱風(fēng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，并且電氣控制、檢測(cè)系統(tǒng)也較復(fù)雜，宜把空氣加熱器、熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)等熱風(fēng)系統(tǒng)布置在烘箱室體外，以便于維修、操作及調(diào)節(jié)。不論空氣加熱器、熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)等熱風(fēng)系統(tǒng)布置在烘箱室體內(nèi)或者布置在烘箱室體外，都不能影響噴孔形式、噴孔布置方法、噴孔空氣速度、均勻送風(fēng)以及均勻的溫度場(chǎng)要求。
5廢氣排放與處理
當(dāng)涂料中的溶劑為有機(jī)溶劑時(shí)，其溶劑一般
為極易揮發(fā)的物質(zhì)，往往易燃、易爆，所以在干燥過(guò)程中要對(duì)溫度、火源、蒸發(fā)氣體的溶劑濃度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以免發(fā)生火災(zāi)、爆炸等安全事故。防止排出的廢氣污染大氣，應(yīng)對(duì)之進(jìn)行處理，使之符合國(guó)家廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。一般常用的處理方法有：化學(xué)方法（如燃燒法、催化燃燒法等），物理方法(如吸附法、萃取法等），以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。
確定廢氣排放量是以有機(jī)溶劑濃度不超過(guò)許可爆炸濃度為準(zhǔn)，并要綜合考慮烘箱新鮮空氣的補(bǔ)充。有機(jī)溶劑許可濃度一般取其爆炸濃度下限的四分之一，然后根據(jù)其有機(jī)溶劑許可濃度、有機(jī)溶劑排放總量，即可計(jì)算出廢氣排放總量。
Q=1000。Gz/N(3)
Q廢氣排放總量(m3/h);
一有機(jī)溶劑排放總量（Kg/h);
N一有機(jī)溶劑許可濃度(g/m3)。
根據(jù)(3)式求出廢氣排放總量，即可選取合適的廢氣處理設(shè)備，對(duì)廢氣進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放。
6供箱結(jié)構(gòu)的確定
烘箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般分為室體設(shè)計(jì)、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
6。1室體設(shè)計(jì)
室體用于保持烘箱內(nèi)的溫度，減小熱量損失，提高烘干效率，也是安裝烘箱其它部件的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)進(jìn)行保溫板的力學(xué)計(jì)算（如強(qiáng)度計(jì)算、撓度計(jì)算等)及保溫板厚度計(jì)算。根據(jù)烘箱溫度決定保溫板厚度，保溫板常用厚度有100mm、125mm及160mrru保溫材料常用的有巖棉、硅酸鋁纖維、玻璃纖維等，中間的保溫材料應(yīng)裝填飽滿，其緊實(shí)度約為120Kg/m3。室體壁板可設(shè)計(jì)成拼裝式，也可設(shè)計(jì)成骨架式，不管采用何種結(jié)構(gòu)方式，都應(yīng)設(shè)有熱橋，以較好地隔絕熱量的傳遞，達(dá)到節(jié)能與保護(hù)勞動(dòng)環(huán)境的目的。
6。2熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的確定
空氣的流動(dòng)是依靠風(fēng)機(jī)來(lái)進(jìn)行的。流動(dòng)的空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器、空氣加熱器及風(fēng)道，最后送到干燥風(fēng)道和噴孔中，要求噴孔風(fēng)速均勻，溫度場(chǎng)均勻。風(fēng)機(jī)應(yīng)盡可能直接與烘箱供風(fēng)室連接在一起，以減小沿程壓力損失與局部壓力損失，降低設(shè)備造價(jià)，縮小烘箱所需要的空間。風(fēng)道的截面積盡可能設(shè)計(jì)成能保持最低的空氣流速，風(fēng)道中的
頭及或換向接頭管路應(yīng)用導(dǎo)流器，以保證空氣穿過(guò)風(fēng)道速度均勻，盡可能使噴孔處?kù)o壓相等，以滿足均勻送風(fēng)的要求。另外還應(yīng)注意：當(dāng)烘箱發(fā)生火災(zāi)等不測(cè)事件時(shí)，熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)立即停止工作，必須做到電氣連鎖保護(hù)。
6。3輸送系統(tǒng)的確定
采用什么方法輸送涂布物料比較合適，主要根據(jù)以下參數(shù)決定：涂布物料輸送的速度，烘箱的有效長(zhǎng)度，干燥速率，空氣的流動(dòng)情況，所采用的涂布方法，涂料的固含量，涂料的粘度，以及對(duì)噴孔的維護(hù)要求等等。一般常用的輸送方法有：托輥輸送(分主動(dòng)托輥與被動(dòng)托輥K棍式或板式輸送，平帶、網(wǎng)帶輸送，飄浮式輸送等等。
目前網(wǎng)帶輸送方法在涂布烘箱中的應(yīng)用比較多。網(wǎng)帶輸送系統(tǒng)一般包括：動(dòng)力部分，金屬網(wǎng)帶，托輥裝置，糾偏系統(tǒng)以及張緊裝置等部分。采用這種輸送裝置，涂布的寬度容易控制，可以用較高的空氣速度吹擊涂布物料。噴孔之間的距離可以排得更加緊密些，可以提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間。
7結(jié)語(yǔ)
根據(jù)以上論述，分解對(duì)流式涂布烘箱各部分內(nèi)容，根據(jù)具體的工藝條件，先進(jìn)行各部分的理論計(jì)算，然后布置各個(gè)系統(tǒng)，使之成為有機(jī)的整體，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即可完成對(duì)流式涂布烘箱的設(shè)計(jì)。
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