1、节船技术 表面涂层干燥技术节能初探 广西大学 叶启轩 加热干燥技术在各行各业的工艺生产q1 使用得非常广泛，它借助热能加热物料，使 物料中的溶剂蒸发j从而达到干燥的目的。 被干燥物料的特性不同，选择使用的干燥装 置也相应不同 本文重点讨论金属表面油漆 涂料层的干燥。一般设计手册上涂层干燥的 推荐方法有两种：热风干燥和红外干燥。文 章通过对涂层的热风干燥烘房和远红外干燥 烘房的能量平衡测试数据对比分析讨论，从 节约能源的角度出发，阐明远红外加热技术 应是金属表面涂层干燥的最佳选择，并提出 远红外干燥烘房的节能技术的初步设想。 一、热风干燥和远红外干燥的比较 我们对罐头食品厂的制作罐身原料涂料 马
2、日铁热风干燥烘房进行了能量平衡测试。 该烘房用于马口铁涂料的成膜、干燥。利用 sRQ型电热管加热空气作为介质，链式输送 带以1mrain的速度把马口铁送入烘房，在 热风流的作用下完成烘烤过程，。使涂料在马 13铁表面形成固化膜。 能量平衡测试数据表明，设备的有效利 用热量偏低，烘房的设备热效率只达13，o。 此外烘房启动预热时间长达50rain，耗电量 为375kW鱼次，故整机能量利用率仅有 1O。96P这除了因为干燥设备的热损失， 如排气热损失、溢气热损失、表面散热损失 较大以外，。电能和热风流的热能转换效率偏 低也是重要原No 同样是烘烤制罐涂料马口铁，采用远红 外干燥烘房，则设备热效率要
3、比热风干燥烘 26 第4期 房提高3倍，达403。并且由于烘房预热 时间短，能耗大幅度下降，装机容量也相应 减少了34。由于烘干时间大大缩短，不需 另外设置空气预热室，烘道缩短，不仅烘房 占地面积缩小一半，产量也得到提高。此 外，原来的热风干燥烘房由于热风流循环不 理想，烘房内温度场分布不均匀，同一断面 上的温度差由35到78变化不 等，马H铁表面有局部过烧，图斑显现和不 同程度的光泽不均现象，因而导致马口铁烘 烤质量不佳。采用远红外加热后，由于烘烤 加热均匀，漆面干透性好，附着力强，无气 泡、颜色光泽均净一致，产品质量明显提 高。热风干燥烘房和远红外干燥烘房的各项 技术经济指标对照见表1。
4、表 1 序 号 项目 I热风干叫远缸 干燥 序 号l ：项 目 l热风干_I远缸外干燥 1 烘房占|I面积m 41 23 2 加热长度 m 3O 154 3 、 ，生产it kgh 2211 2948 、 4 烘烤时闯 mi ll 16 68 5 装机容量 kW 、484 128 O 实讨功率 kW 400 。98 - 7 单粒功率j kW k罾 Jo18 0O33 8 预热时闯h 08$ 05 我们还对自行车厂车架罩光漆远红外干 燥烘房也进行了能量平衡测试。 该烘房是车 架的喷漆烘干最后 道工序。、吊钩传送带以 2mrain的车速运送主车架进入涧 遭式烘 房，利用板式远红外辐射器烘烤车架 使
5、罩 光漆成膜光亮，提高产品外观感、烘房能量 维普资讯 http:/ 平衡测H热效率为1 82。 同样是对自行车挡泥板罩光漆进行烘 千，该厂采用的是周期性生产的热风干燥烘 房。能量平衡测试结果表叫该设备热效率只 有52。 两类烘房技术经济指标比较见表2。 表2 生产量kgh 烘烤时间rain 装机容量kW =，远红外干燥机瑶初步探讨 红外线是一种电磁波，其特有的速热效 应和不需任何媒介可直接到达被加热物体的 辐射加热方式已愈来愈引起人们的重视。红 外辐射干燥油漆，是利用红外线对有机物高 分子能引起强烈吸收的特点，使后者表面层 和深处的分子运动激化。当辐射与吸收光谱 相匹配时，引起分子剧烈运动，产
6、生共振吸 收，温度迅速上升，促进了溶剂挥发，加速 漆膜分子固化，达到干燥目的。远红外干燥 技术的节能优越性可以从以下几个方面来阐 述2 1 由于利用了远红外辐射元件的高辐 射率涂层，使热能大部分以辐射换热形式传 递 减少了对流与传导的热量损失，-从而获 得较高的能量利用率，起到节约能源的作 用。 2 红外线对物体的穿透性好。用红外 分光光度计对油漆膜进行光谱透过率的测量 和计算，结果表明红外辐射对油漆膜的穿透 深度约为0102mm。这样，红外辐射可 直接作用予整个油漆膜层，达到表里几乎同 时被加热的效果。因此，加热时间短，烘烤 均勺、稳定，溶剂挥发顺利，不产生针孔、 气泡、斑纹等缺陷。而热风干
7、燥时，由于热 风与表面层的对流换热，所接触的表面层首 先被加热，再通过由表及里的涂料层内导热 过程，故干燥时间长、热效率低，并往往由 于热风循环状态不理想，而使表面受热不均 匀，影响产品质量。 3 从物体对红外线的吸收性能看，由 实验可知，几种常用油漆涂料对3436#m 波段的远红外辐射能量有强烈的吸收性能， 因而只要采用发射这种波段红外线比例高、 辐射效率大的远红外元件作为辐射源，就可 大大提高远红外吸收率。被物体吸收的辐射 能可高效地转变为热能，减少辐射能损失， 提高热效率，取得满意的干燥效果。有关资 料表明；金属表面涂层采用氨基烤漆时，选 用红外发射主要波段为215,urn的辐射元 件是
8、较为理想的节能方案。 综上所述，远红外干燥技术较之热风干 燥在大辐度节能、省时和提高产品质量方面 具有明显优势。被加热物体表面积愈大，厚 度越薄，效果越显著。此外，远红外烘干设 备简单，烘道可缩小一半以上，建设费用 低。冈此在进行金属表面涂层烘干时，采用 远红外干燥技术是最佳选择。 三、远红外干燥烘房节能技术 远红外干燥技术优于热风干燥，但并不 是说这种干燥技术的应用已达到十分完美的 地步。由于种种原因，其干燥热效率与理想 热效率之间仍有相当大的差距。在考虑了烘 房的远红外辐射元件种类及其功率的合理选 择，保证最佳辐射距离和辐射均匀性等烘房 最佳设计，以及采用正确的烘干工艺等条件 的基础上，我
9、们从减少能量损失的角度出 发，提出烘房节能技术的几点初步讨论 1 在保证烘房气密性的基础上采用合 理的强制热风循环系统，减少排气和溢气热 损失。 27 维普资讯 http:/ 从理论 I_ll=，封闭式的远红外干燥烘雳 排气量为零，排气 溢 C热损失此为零。但 在实际应用中，各类远红外加热器的辐射效 率均不可能达到1O0，一般有1 136 的对流散热。被干燥物体的进出，也使得封 闭成为不可能。虽然这种干燥技术是以辐射 换热为主，但也一定程度上存 着对流换 热。红外线电磁波是直线传播，由于辐射游 的不连续星点布置，容易造成辐射不均匀的 点加热；若被加热物体表面形状复杂，各表 而的温度会有差异，易
10、产生干燥斑痕。所 以，适当的采用热风强制循环对流换热的加 热方式，以改善辐射不均造成的烘房内温度 场梯度大的状况，是十分必要的。此外，油 漆f燥过程巾，烘房内空气受热膨胀，被加 热物体不断产生水蒸气和有机高分子挥发 物， 其浓度超过一定值时，会起到遮挡作 川，很影响物体对红外线的吸收。这些废气 还夹杂着灰尘及其他有害物质微粒，会污染 烤漆面膜，使其质量下降，甚至发生着火和 爆炸事故。所以，采用合理的烘房通风系 统，形成热风强制循环，及时排出加热产生 的废气并充分利用废气余热是一项高效、快 速、优质、低耗的节能措施。从自行车架罩 光漆远红外烘房的能量平衡测试可知，由于 烘房进出口敞开，通风无循环
11、系统，排气和溢 气热损失约占40， 成为最差要的一项热 损失。建设采用以下几点具体措施加以改进： (1)选择合适的排气量。根据烘房 允许的温度和升温时间来决定通风系统的风 压、风量和气流速度，以使排气量控制在最 佳值。排气量过小，会造成烘房内废气浓度过 大，物体干燥时间过长；排气量过大，则排 气损失增加，不利f节能。这是个与烘房结 构尺寸及油漆干燥工艺等因素有复杂关系的 问题，需根据烘房的容积、被干燥物体的 量、烘烤时间、辐射元件的功率诸因素综合 计算并进行大量实验得出。 (2)将进料端送风、i“料端排风的直 28 通式送排风系统或 纯的抽风系统改为分区 段的强制循环通风系统。 烘房的恒温区段
12、 (即高温区段) 有单独的送排风系统，将该 区内大浓 废气 即排出，不使其窜到 F燥 ，影响烘 速度。同时将排气管排出的温 度约为00的废气引入预热室的热交换器 中，回收其余热用米加热空气，提高了温度 的新鲜热空气再送入烘房。红低温区段巾， 被加热物体的挥发物明显减少，仅采嗣抽风 排气即可满足要求。 (3)烘房进jn lII安装屏蔽罩装置。刘 r被 r燥：件通过链带式或吊立式输送装置 连续不断地输入和输出烘道的远红外烘房来 晚，进f【处的溢气热损失是不容忽视的。 测试表明，该项热损失达73。 此提 岛烘房的气密性十分重要。采用提高整个烘 逋高度使进出订倾斜、荐安装屏 蔽 罩的方 法，可使溢气热
13、损失减少80左右，效果十 分显酱 一增强烘房的气密性还能保证辐射器 表面和烘房内温度维持恒定，辐射传热均 匀ot _l J 2 合理使Jf反射涂层，加强保温隔热 措施，减少烘房表面散热损失，降低烘房热 惰性，缩短起始升温时问，进一步提高热效 牢。 采用的措施有以下几点： (1)增大烘房内壁的反射率。在烘房 的内表面层加装上一层对远红外辐射有良好 反射性能的物质，如光洁度高的抛光铝板。 它能将被加热物体未完全吸收而反射回来的 远红外波再次反射回去。 形成“二次辐 射”。这不仅充分利用了能量， 并且“二次 辐射”波的方向角度不一，存一定程度上弥 补了一次辐射的不均匀性，烘房内温度场更 趋向于一致
14、(温度差不超过1)。 (2)提高烘房内壁的保温性能。_些 老式烘干炉的隔热材料大都选用矿渣棉、石 棉灰、玻璃纤维等做填料，其保温性能较差。 (下转第18页) ： 维普资讯 http:/ 故 = 止 止，B 永 =006514C(O 2 X 10+0096 214)10 X 074=0116 m 二： Y I鳘I 3 水箱充水一半时提供闸门启闭之水深为 029 m，故水箱允水一半时闸门启闭安全系 数为 0290116=25 4 闸门配重计算 当水箱充水一半时，闸门在任何位置均 处于平衡状态，由表1计算结果得 M = 236884 Nm， M =一38004 Nm， G=145680N。 一x1-
15、i=M，7Gn棒=22,6-8841456-8 =0】63 m Yfl= xGn, 一=一3800414568=一00261 m tg =9097 经过配重后，应使门体重心位于轴心 处。配重的水平座标为： 配 配。cos9097。 =11 X cos9097。=1086 m 因此，用下式可求得配重重量： G门体 门体+G配 配=o G配= G门体 门体 x配 =21813 N 236884 1086 并由下式可求得配重的中心高度： Gn,y门体+G配 配 0Y 0 门体+b配y配 一 一om 这是理论计算出的配重重量及其重心大 致位置。由于闸门制作加工过程中难免会出 现与设计要求不相符合的误差
16、， 则实际配重 重量及其重心位置应待闸门安装就绪后再行 调整确定 黄材水库灌区平交道 f=节能型弧 形闸门制作安装由 乡县金属结构加工厂承 担。从现场安装调试结果看，其配重重量及 其重心位置基本上满足源设计要求，闸门运 行灵活，平稳可靠。 (上接28第页) 工作温度在IS0 oC以下的中、一低温烘干设 备，可改用导热系数小 吸潮性差的价廉岩 棉来代替。由于改善了保温性能，可节电约 1o。高温堞千炉则推荐选用硅酸铝耐火纤 维毡傲保温层填料 ， 18 (3)设计、选用尽可能小的烘房表面 一 积。烘房小型化，减少烘道长度，也是最有 效的减少表面散热损失的方法。远红外干燥 与热风干燥相比较，加热时间可缩短一半以 上，因此设计时可考虑按此比例进行综合计 算，缩短烘道长度。 f l 维普资讯 http:/
