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3)尽可能减少烘干室不必要的热量损耗
4)应尽可能减少烘干室的外壁面积
采用桥式结构,准确确定烘干室的通风风虽,合理选择循环凤机的凤虽、风压;
正确计算加热器的迎风速度;
减小烘干室出入口尺寸;
优化循环风管和送风口的布置等。
5)烘干室内循环热空气必须清洁
应选择耐高温(一般25()t以下)的过滤器,过滤器的过滤粘度可根据涂层的要求确定。
正确安排过滤器的位置,方便过滤器的维护和过滤材料的更换。
合理选择循环风管和烘干室内壁的材料或涂层,镀锌钢板是比较可靠理想的材料,其经济性也较好。
6)必须满足消防、环保和劳动卫生法规
宜根据单位时间进入烘干室的溶剂内容(种类、数量)确定烘干室的通风量,确保烘干室的安全运行。
对于密闭的间歇式烘干室和较庞大的连续式烘干室,需考虑增设泄压装置,泄压面积按每立方米烘干室工作容积设置0.05~0.22m设计。
对于设有中央控制系统和自动消防装匿的生产线,烘干室可设宜火警装冒,火警装直应优先使用可燃气体浓度报警器,循环管路及通风管路上均应设鱼消防自动阀。
喀剂型涂料的固化烘干室运行时会排放含有大量有机溶剂的废气,因此这类烘干室的排放空气需经废气处理后才能排空。
由于热风循环烘干室的热空气循环以加热器的循环风机为动力,因此热风循环烘干室相对其他形式的烘干室而言,其噪声控制显得相当重要。
必须确保设备的柴体设计,使工人操作区的噪声符合GBJ-1987的规定。
应减少风机的振动,隔断风机与循环风管间的硬连接并选择低转速、耐高温的风机。
7)涂层烘干室设备的设计文件内容
按照国家标准GB14443-1993《涂装作业安全规程一一涂层烘干室安全技术规定〉,涂层烘干室的设备设计文件需包括该烘干室的工作容积、加热功率、最离允许工作温度、烘干室的工件装载量、涂层溶剂的名称、进入烘干室的最大溶剂量及需补充的新鲜空气量;
必须在烘干室的醒冃位置安置安全技术铭牌,铭牌中应包括该烘干室所烘干涂层的适用瘩剂、最大允许溶剂量、最高工作温度、额定排气量、设计单位名称、制造厂名称及制造年月。
6.4.3热风循环固化设备的主要结构
乞种类型的热风循环固化设备,一般由烘干室的室体、加热器、空气幕和温度控制系统
等部分组成,如图68所示。
6.4.3.I室体
(1)室体的构成
烘干室室体是由骨架(椚轨)和护壁(护板)构成的箱式封闭空间结构。
一般常见的有框架式和拼装式两种形式。
框架式采用型钢构成烘干室的矩形框架基本形状,框架具有足够的强度和刚度。
室体的主要作用是隔绝烘干室内的热空气,使之不与外界交流.维持烘干室内的热量.使室内温度维持在一定的工艺范围内。
室体也是安装烘干室其他部件的基础。
A•—/I.•9•丄.―〜4.I八亠—•
全羽结构有较高的承载能力,在构架上
柳接或焊接钢板安装保温材料,也有的将保温板预先制作好后安装在框架之上。
框架式也可设计成一段一段的进行现场组合。
框架式烘干室整体性好、结构简单,但使用材料较多、运输及安装均不方便,也不利于设备将来的改造扩建。
冃前框架式烘干室已趋于淘汰。
拼装式采用钢板沿烘干室长度折成槽轨形式,将保温护板预先制作好,在安装现场拼插成烘干窒,保温护板拼装形式如图6T所示。
槽轨相当于烘干室的横梁,要求槽轨有一定的刚度和强度,槽轨的变形量与烘干室的支柱间距有关。
常用槽轨的形式如图6-10所示。
图6T保泯护板拼装形式[H640常用槽轨的形式
保温护板由护板框架、保温材料和面板构成,如图6-11所示。
护板框架由1〜2mm的钢板冲压或折边成巒钢形杆件焊接或柳接构成.高大的护板框架应增加中间横梁以提髙框架的刚度。
面板铺设在框架两侧,面板一般采用I〜2mm的钢板,通常内面板采用镀锌钢板或不锈钢板.面板之间铺塞保温材料隔热。
般保温层的厚度在&
)〜20f)rmn左右.烘干室顶部保温层应适当取厚一些。
多行程烘干室中间纵向隔板可以由循环风管取代.如果设宜隔板,中'
可隔板也可不设保温层。
护板与护板之间的连接要求密封。
通常采用的连接形式有直接啮合式和间接啮合式,如图642所示。
直接啮合式由于结构简单、拼装方便和热量泄漏较少,芟用更为普期。
烘干室的进出口端是热址浪费的主要部分,从进出口端逸出的热址不仅造成了烘干室能耗的增加,而且也容易恶化车间的工作环境。
为防止和减少烘干室进出口瑞热量的逸出,在室体设计上一般采用桥式结构。
桥式结构的工作原埋是:
由于热空气的自然对流,较轻的热空气聚集在上部,通过桥板的阻留作用便其不易外逸。
桥式烘干室的桥段冇两种结构:
斜桥和矩形桥。
斜桥一股采用框架式结构,矩形桥可参照保温护板设计成(啮合式)拼接式。
111于矩形桥的缓冲区域较大,防止热虽散失效果较斜桥更好。
而且为改善车间工作环境.现在越來越多地在桥段出口(进口)端进行排风.矩形桥的缓冲区域较大.对烘干室循环气流的影响较小,较适合该场合的应用。
对于三行程以上的烘干室,采用矩形桥结构,使得烘干室的外观线条流畅.结构也变得更为简单。
总挂输送机可利用保温护板的拼接部分进行安装,对于较宽的烘干室可以在室体内壁的拼接部分设置斜撑c多行程(三行程以上)或吊挂较車工件的烘干室需要在烘干室中央安宜立柱,以确保烘干室结构不受彩响。
对于断面较小的烘干室,考虑到安装、调试及维护人员进出的可能和方便,必须在人员方便进出的位置设呂保温密封门。
架空的fl通式烘干室或桥式烘干室若保温密封门位置较
高,应设置人员进出平台,离度趙过2m的平台周围需安装防护栏杆。
(2)保温材料的选择
沪板内保温层的作用是使室体密封和保温,减少烘干室的热虽损失,提高热效率。
保温层必须采用非燃材料制造。
保温层所用材料和厚度应由烘卡室的温度、结构决定。
一般要求烘干室正常运行时,烘干室保温护板90%〜95%面积的表面温度不高于环境温度(车间温度)10-15V,型钢骨架的表面温度不超过环境温度30X:
o
慌温材料是烘干室的重要组成部分,它对降低热能损耗、改善操作环境有着重要作用。
应该从以下儿方面对保温材料进行选择。
1)保温材料的绝热性
I杲温材料的绝热性即隔热能力,通常用热导率入表示。
它与热损耗量Q的关系可由式(6~5)衣不。
Q二也护2(6®
式中Q——单位小时内通过保温材料壁板散失的热损耗量,J/h;
3—一保温材料的厚度.m;
F一一保温材料导热面积,启;
一一车间环境温度,r;
G—一烘干室工作温度,V;
入一一保温材料的热导率,J/(m-h*Do
由式(6-5)可知,烘干室护板散失的热损耗呈与保温材料的热导率入成正比,因此希望保温材料的入值低一些。
不同的保温材料具有不同的热导率,即使对于同一种保温材料,碗着材料的结构、密度、温度、湿度及气压的变化,其热导率一般也有差异。
2)保温材料的耐热性
曲于烘干室的保温层长期处于高温环境下,因此它必须具有一定的耐热性。
耍求保温材料在受热后本身的组织结构不被破坏,绝热性不会降低;
同时在升温和降温过程中能经受温度的变化。
根据便用温度的不同,保温材料可分为高温(800匸以上)、中温(他弋~&
)oic)、低温(4()or以下)三种。
涂装烘干室一般工作温度在200r以下,屈于低温加热设备。
3)保温材料的力学性能
烘干室的保温材料主要是填充使用,要求其具有一定的弹性,收缩率小。
4)保温材料的密度
密度是保温材料的主要性能指标之一。
其计算公式如下。
G
pj代(66)
式中P—一保温材料的密度,kg/m3;
G一一保温材料的质最,kg;
Vo一一保温材料在自然状态下的体积,m%
保温材料的密度越小,保温材料的保温性能越好.因此应采用密度小的保温材料。
这样既可节约能源,又可减少烘干室的自重。
对于安装上楼的设备,可降低楼板和基础的承载能力。
3)保温护板厚度的确定
保温护板的厚度应考虑满足烘干室的工艺要求,保还良好的操作环境及节约热能,又要尽虽减少设备的投资,因此在选择保温护板的厚度时,应根据保障保温板的温差进行计算。
其中保温护板外壁的放热系数可按式(67)进行计算。
(273+』一(273+"
『10^(人一如〉
(6-7)(6-8)
式中8-—保温材料的厚度.H);
弘一一保温护板外壁的放热系数,J/(n?
•h-t);
m——车间环境温度,r;
U一一保温护板内壁温度,t;
U--保温护板外壁温度.V;
X—保温材料的热导率,J/(m・K)o
入值与保温层的平均温度成线性变化关系。
其中保温材料的平均温度(tp)可由式(6
10)进行计算。
入=入。
+如(69
式中\一一保温材料的热导率.J/(m-X:
);
h——保温材料在()1:
时的热导率,J/(m*V);
b一一每升高it时,热导率増加的常数;
tp一一保温材料的平均温度,匸。
6.4.
3.2加热系统
热凤循环烘干室的加热系统是加热空气的装置.它能将进入烘干室的空气加热至定的
温度范围,通过加热系统的风机将热空气引入烘干室,并在烘干室的有效加热区内形成热空气环流,连续加热工件,使涂层得到固化干燥。
为保证烘干室内溶剂蒸气浓度处于安全范匡内,烘干塞需要排除一部分含有溶剂蒸气的热空气,同时需要吸入一部分新鲜空气予以补充。
(1)加热系统的分类
在燃油型或燃气型的加热系统中,燃烧后的高温气体直接参与烘干室的空气循环,这类加热系统称为直接加热系统。
热风循环烘干室煤气直接加热系统如图6T3所示。
工作时,煤气在燃烧室中燃烧产生高温生成物,它与经吸风管从烘干室中吸出的热空气
及从空气过滤器引进的新鲜空气相混合。
混合的热空气用风机经送风管送入烘干室内,对工件涂层连续加热。
间接加热系统如图6£
所示。
为满足热风循环烘干室各区段热风呈的不同需耍,可设昼多个不同风呈的相互独立的加热系统,也可仅设置一个加热系统。
在热风循环烘干室的升温段中,工件从室温升至烘干温度需耍大吊热战,而且大部分溶剂蒸气在此段内迅速挥发,要求较快地排出含有溶剂蒸气的空气,因此这个区段要求加热系统能供给较大的热风量。
在烘干室的保温段,涂层主要起氧化或缩聚作用而形成固态薄膜,同时也有少量溶剂蒸发,因此不但需要热最,而且还需要新鲜空气,但该区段所需的热虽较升温区段少。
热风循环烘十室的加热系统,应根据室内各区段的不同要求,合理分配热量。
(2)加热系统的组成
热风循环烘干室的加热系统一般由空气加热器、风机、调节阀、风管和空气过滤器等部件组成。
1)风管
加热系统的风许引导热空气在烘干室内进行热风循环,将热量传给工件。
风管由送风行和回风管组成。
经过加热器加热的空气经送凤口进入烘干室内,与工件和烘干室内的空气进行热量交换后由回凤I」回到加热器,这样必定引起烘干室内空气的流动,形成某种形式的气流流型和速度场。
布迓送回风管(口)的目的是合理组织烘干室内空气的流动,使烘干室内有效烘干区的温度能更好地满足工艺耍求。
送回风管(口)的布置是否合理,不仅血接影响烘干室的加热效果,而且也影响加热系统的能耗呈。
送回风管(口)的位置对保证整个烘干室温度的均勻性有很大影响。
送回风管(口)的位置应能保证热空气在烘干室内形成合理的气流组织,使烘干室内有效烘干区的温度分布均匀。
影响烘干室内空气组织的因索很多,如送风口的位蛍和形式、回风口的位宣、烘干室的儿何形状及烘干室内的各种扰动等。
其中以送风口的空气射流及其参数对气流组织的影WW最为重耍。
当加热后的空气从送风口送进烘干室后,该射流边界与周围气体不断进行动量、热量及质量交换,周围空气不断被卷入,由于烘干室内壁的影响导致形成回流,射流流量不断增加,射流断面不断扩大。
而射流速度则因与周围空气的能量交换而不断下降、:
,应该注意到,相邻间送风口的射流也会相互厳响。
因此送风口的开设应考虑到烘干室内有效烘干区的控制温差、送风口的安装位置、有效烘干区的垠大允许送风速度和气流射程长度。
风管应合理敷设,在满足烘干室要求的条件下,应尽虽减少风管的长度、截面和方向的变化,以减少管道中的热损失和压力损失。
风管的室外部分表面应敷设保温层。
为保证较长的烘干室内各送风口的风躋基本相同,送风管需要设计为变截面风管。
考虑到制造和安装的方便,也可将送风管制成等截面的矩形风宦,通过各送风口的阀门进行送风风量调节。
风管之间以法兰或咬口连接.当用法兰连接时,为了提高连接的密封性、减少漏风量,需在连接法兰之间放入衬垫.衬垫的厚:
度为3〜5mm。
如果风管内气流的温度大于7()1:
时.法兰之间要衬垫石棉纸或石棉绳进行密封。
风管一般采用镀锌钢板制造,钢板的厚度可根据风管的尺寸大小选定。
不同风管所需的钢板厚度见表6说和表67。
表62圆风管钢板厚度
外程/mm
钢板初风管
外fi/mm
钢板制绘管
外轻允许僞左/HHH
乜厚/tnm
外斤允许債羞/mm
畋M/mtn
100-200
±
1
0.5
560—1120
1.0
Z20〜500
土1
0.75
1250-2000
士丨
】・2〜】・5
表67矩形风管钢板厚度
钢板制域管
外边
钢板制风仔
外边长允舛偏差/nun
整厚/mm
外边长允许ttS/mm
雯厚/mm
120X120—200x200
^2
U.S
000X1(JOO
250X]20〜500XS00
=2
0.75
12t>
QX2000〜2000X】250
*2
1.2-1.5
送回风管(口)在烘干室内布置的方式较多,常用的有下送上回式、侧送侧回式和上送上冋式。
送回风管(口)在烘干室内布置方式的选择必须根据涂层的要求、设备的结构进行合理选择。
送风管各种布置方式的特点见表64。
表6T送风管各种布置方式的轻点
送园风管布冑方式
布rttnrt
符点
适用范(S
下送上回式
送凤恃沿烘干系底部设At•送KUI一般设在工件下部;
回风管利用烘干察匕部空余空何设an利用热空7的升力•送风风連徵•送风温岸:
较小
送风经济性好■气滾组织合理•工件加焦较均匀■烘干棗内不易总灰•可保用供干空底部的人最空间•烘F密体狈相对较大
工件悬挂式输送•涂层质肚耍求较髙,桥式烘干宰更达用
側送側冋式
敏行程烘于室送同风廿沿保沮护板设置)多行程热干疾送沿保俎护板和11件运行屮闾空何布置
送风经挤性好・工件加热较均匀$煥干童内不易起灰•可保障涂氏质■)花直俎駅设计要求较話
涂层康債要求校高•多行程烘干空可便其体枳设计得相对较小•因此史进用
上送I:
问式
送冋风胥均设叶在烘干室上部•送对工件送Mi-ft送城风速较胚•射程长•隹人的空代*大,濫度克减大•送风汨差也大
一股定为了和用烘干室的空余空烘F电休枳相对较小•给抵耗较小•但风机能耗校大1送J4风速较矗以胡止V漫短路•烘干宅内容显E灰
QS各幷原囚不舵在烘丁电下部布EKff的场合•侨式烘干味应用较少
送风口的形式一般有插板式、格栅式、孔板式、喷射式及条缝式。
插板式是在送风管上开设矩形风口,风口的送风呈可由风口闸板进行调节。
插板式结构简单、制造方便,一般下送上回式结构应用较多,但送风管的风速和送风口的风速必须选择合理,应尽量避免风口切向气沆的产生;
格栅式是在矩形风口设置格柵板引导气流的方向,一般下送上回式和侧送侧回式均可使用,但要增加烘干室的空间;
孔板式是在送风菅的送风面上开设若干小孔,这些小孔即送风口,i般下送上回式和侧送侧回式均可使用。
它的特点是送风均匀,但气流速度衰减得很快;
喷射式送风口是一个渐缩圆锥台形短管,它的渐缩角很小。
它的特点是紊流系数小、射程长,适用于上送上回式结构;
条缝式送风口在上送上回式结构中也有应用,一般是为了得到较高的送风风速,但其压力损失较大。
送风气流方向要求尽量垂直于送风管,一般依靠送风管的稳压层与烘干室内之间的静压差将空气送出。
稳压层内的空气流速越小,送风口出流方向受英彫响也越小,从而保证气流由垂直送风管送出。
若稳压层空气流速过小,送风管截面尺寸增大,影响烘干室体积,送风管内靜压也可能过高,漏风量会用大。
出风速度过高时,会产生风口噪声,而且克接影响加热系统的压力损失;
因此一般限制插板式和格栅式、孔板式出风速度在2〜5m/s范围内;
限制喷射式及条缝式出风速度在4〜10m/s范围内。
为保证送风均匀,则需保证送风管内的静压处处相等。
实际上,空气在流经送风管的过程中,一方面由于流动阻力使静压下降;
另一方而,在送风管内由于流虽沿程逐渐减少,从而使动压逐渐减少和静压逐渐增大。
总之,送风管内的空气静压是变化的。
为保证均匀送风,通常限制送风管内的静压变化不超过10%o因此,在设计送风管时应尽量缩短送风管的长度。
2)空气过滤器
烘干室空气中的尘埃不仅立接影响涂层的表面质量,而且还会影响烘干室内壁的清洁并恶化加热器的传热效果,因此烘干室需要采用空气过滤器进行除尘净化。
补充新鲜空气的取风口位置应设在烘干室外空气清洁的地方,使吸入的新鲜空气含尘量较少。
热风循环烘干室主要使用干式纤维过滤器和黏性填充滤料过滤器。
干式纤维过滤器由内外两层不锈钢(或铝合金)网和中间的玻璃纤维或特殊阻燃滤料制成的滤布组成。
滤布的特点是由细微的纤维紧密地错综排列,形成一个具有无数网眼的稠密的过滤层,通过接触阻留作用、撞击作用、扩散作用、重力作用及静电作用进行滤尘。
干式纤维过滤器的过滤箱度较可靠,而且市场上也有产品供应,应该是首选设备。
黏性填充滤料过滤器由内外两层不锈钢(或铝合金)网和中间填充的玻璃纤维、金属丝或聚苯乙烯纤维制成。
步含尘空气流经填料时,沿填料的空隙通道进彳亍多次曲折运动,尘粒在惯性力作用下,偏离气流方向并碰到黏性油上被粘住捕获。
黏性填允滤料过滤器的黏性油要求耐烘千室的工作温度,而且不易挥发和燃烧。
在实际使用中,由于黏性油不易选择,绝大部分的填充滤料过滤器都不使用,因此其过滤效果较差,在涂层质虽要求较高的场合不能采用。
八••e.r”
3)空气加热器
空气加热器用來加热烘干室内的循环空气以及烘干室外补充的新鲜空气的混合空气,使进入拱干室内的混合气体保持在一定的工作温度范围内;
空气加热器按其采用的不同热媒可以分为燃烧式空气加热器、蒸汽(或热水)式空气加热器以及电热式空气加热器。
1燃烧式空气加热器分为宜接加热式和间接加热式两种。
a.直接加热式空气加热器通常称为燃烧室(见图6-U),是将燃气或燃油通过燃烧器(烧嘴)在燃烧室内燃烧,然后将燃料燃烧生成物和热空气的混合气体送入烘干室加热工件涂层。
该加热器的优点是热效率薦.缺点是热虽不易调节.占地面积大.明火也不够安全。
另外,混合热空气所含的烟尘较多,影响过滤器的使用寿命和涂层的质量。
该加热器一般不
图6-14直接加热式空气加热器示意
1-吹嘴;
2—新鲜空气入口;
3—拮气管;
4一混合室;
5—燃烧室:
6—循环空气入口:
7—循环空气出口
能用在质量要求髙的涂层烘干。
b.间接加热式空气加热器(见图645)利用热源通过热交换器加热烘干室的循环空气。
该空气加热器的特点是安全,热空气请洁,热量容易调节,占地面积相对较小,但热效率相对直接加热式空气加热器要低一些。
通常认为间接加热式空气加热器的效率是直接加热式空气加热器的70%〜&
)%左右。
一般直接加热式空气加热器用于腻子或有后处理的底漆烘干室,间接加热式空气加热器可用于面漆及罩光涂料的烘干室。
燃烧式加热器燃料供给系统必须设置紧急切断阀。
宣接加热式空气加热器,烘干室的空气循环系统的体积流量应大于加热系统燃烧产物体积流量的10倍。
燃烧式加热器若使用直接点火装置,燃烧室应该安装火焰监测器,在意外熄火时可自动关闭燃料供给。
2
蒸汽(或热水)式空气加热器是利用蒸汽或热水通过换热器加热空气的装置。
该加热器中的肋片式换热器得到了广泛的应用,苴构造如图6-16所示。
图6-17电热式空气加热器示意
1一支座仰钢;
2—电热元件;
3—法兰;
4一外壳;
5—接綫盒
空气换热器一般垂直安装,也町以水平安装或倾斜安装。
但对于蒸汽作热媒的空气加热器,为便于排除凝结水,水平安装时应考虑一定的坡度。
按空气流动的方向,换热器可以串联也可以并联。
采用何种组合方式应根据通过空气虽的多少和需要换热虽的大小决定。
般来说,通过空P呈多时应采用并联;
需耍的空气温升大时应采用串联。
对于热媒管路来说,也有并联与串联之分。
但是对于使用蒸汽作热媒的换热器,蒸汽管路与各台换热器之间只能并联。
对于热水作热媒的换热器而言,并联、串联或串、并联结合安装均可。
但一般相对空气而言并联的换热器,英热水管路也必须并联;
串联的换热器,其热水管路也应串联。
在热媒的管路上应有截止阀以便调节或关断换热器,还应设置压力表(和温度计)。
此外,对于蒸汽系统,在回水管上还应安装銃水器。
疏水器的连接管上应有截止阀和旁通管以利于运行中的维修。
为保证换热器的正常工作,在水管的嚴高点应设置排空气装置,而在最低点应设置泄水和排污阀门。
3电热式空气加热器电热式空气加热器示意如图617所示。
电热式空气加热器是利用电能加热空气的装遗,具令加热均匀、热虽稳定、效率高、结构紧凑和控制方便等优点,因此在热风循环烘干室中应用较多。
电热空气加热器有两种基本的电热元件(换热器),一种是裸线式,另一种是秤式。
裸线式由裸电阻丝构成,该电加热器的外壳由中间埴充保温和绝缘材料的双层钢板组成,在钢板上安装固定电阻丝的陶瓷(或其他耐高温的)绝缘子,电阻丝的旅数根据设计需要决定。
在定型产品中,常将电加热器做成抽屉式,使维护、检修比较方便。
裸线式电加热器热惰性小、加热迅速、
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- 热风 循环 固化 设计 原则