工業(yè)烘干機(jī)氣流設(shè)計優(yōu)化研究

黃瑋

摘 要：隨著節(jié)能減排等能效理念的日益深入，對工業(yè)烘干機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用也提出了更高的要求。該文將通過闡述烘干機(jī)的原理和對其效率造成影響因素的分析，選取國內(nèi)某品牌烘干機(jī)進(jìn)行針對氣流方面的優(yōu)化并進(jìn)行實(shí)測分析驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：烘干機(jī) 徑向進(jìn)風(fēng)熱風(fēng)干燥 氣流優(yōu)化

中圖分類號：TG315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0112-02

烘干機(jī)是將洗滌后的織物進(jìn)行干燥處理的洗滌設(shè)備。目前工業(yè)洗滌烘干市場上，既有結(jié)構(gòu)簡單成熟的傳統(tǒng)徑向/軸向進(jìn)風(fēng)產(chǎn)品，也有功能豐富理念超前的產(chǎn)品，如某國外品牌帶有轉(zhuǎn)速、濕度、熱循環(huán)綜合自動控制的產(chǎn)品。雖說其性能細(xì)分多樣，究其核心競爭力以及客戶所關(guān)注的重點(diǎn)，仍然是設(shè)備的干燥效率，以及對應(yīng)的能耗成本。所以，各制造商的不變主題仍然是滿足高效率下的既可靠又不斷簡化的結(jié)構(gòu)，達(dá)到低成本高效率高競爭力。

1 烘干機(jī)的工作原理

工業(yè)洗滌烘干機(jī)，主要是利用熱風(fēng)干燥技術(shù)，利用傳質(zhì)傳熱原理，以熱空氣為干燥介質(zhì)，用強(qiáng)制對流循環(huán)的方式將熱風(fēng)吹入干燥腔內(nèi)，并將熱量傳遞給織物進(jìn)行濕熱交換，由于熱空氣的濕度遠(yuǎn)低于物料的濕度，織物表面上的水分不斷汽化擴(kuò)散并被氣流帶走；而織物表層水分的汽化，使內(nèi)部和表層之間產(chǎn)生水分梯度差，由于毛細(xì)管作用，物料內(nèi)部的水分不斷以液態(tài)的形式向表面擴(kuò)散，不斷從表面汽化擴(kuò)散被氣流帶走，織物的含水量也不斷地下降，最終達(dá)到織物烘干的效果。

2 影響烘干效率的因素

從上述熱風(fēng)干燥布草的原理以及烘干機(jī)的工作過程，可以分析得出，影響烘干機(jī)干燥效率的因素有：氣流的溫度、流速、流量，布草與氣流的接觸面積與時間。該文主要討論流速與流量方面的影響。

流速與流量受風(fēng)機(jī)及風(fēng)道影響。風(fēng)機(jī)性能由葉輪的形式、大小、轉(zhuǎn)速，葉輪外罩形式?jīng)Q定。而風(fēng)道與氣流經(jīng)過路徑上的各結(jié)構(gòu)件相關(guān)：熱交換器的通流面積與阻力系數(shù)（兩者又影響熱交換器對空氣加熱的溫度）、進(jìn)排風(fēng)濾網(wǎng)孔徑與材料、外缸筒進(jìn)出風(fēng)口寬度、滾筒提升筋寬度、滾筒與外缸筒的間隙、滾筒壁板網(wǎng)孔大小。以上結(jié)構(gòu)因素都會影響進(jìn)入滾筒的氣流走向、排風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓值等。這些因素也牽涉到熱交換，通常是排風(fēng)小，濕熱交換也少，烘干速度慢；排風(fēng)量大，濕熱交換多，烘干速度也就越快，但也存在熱量及電能損耗大。

3 烘干機(jī)的流速與流量的優(yōu)化

該實(shí)驗(yàn)選取國內(nèi)某知名品牌50kg烘干機(jī)作為樣機(jī)。為提高性能，在不改動烘干機(jī)各電機(jī)功率和熱源的前提下，針對風(fēng)輪風(fēng)罩、外滾筒進(jìn)出風(fēng)口、滾筒壁板網(wǎng)孔尺寸布局進(jìn)行優(yōu)化改造。對烘干機(jī)的風(fēng)量以及烘干機(jī)綜合性能進(jìn)行改造前后對比測試。

改造1：更換原設(shè)備風(fēng)輪，并改造風(fēng)罩。原設(shè)備采用的是上世紀(jì)80年代通行的風(fēng)輪風(fēng)罩，現(xiàn)選用Punker R63風(fēng)輪，并新增ED11導(dǎo)風(fēng)環(huán)，風(fēng)罩重新設(shè)計，如圖1。

改造2：外滾筒進(jìn)出風(fēng)口寬度改造。原設(shè)備出風(fēng)口因受滾筒提升筋寬度影響，有效寬度比較窄?，F(xiàn)把風(fēng)口寬度從200 mm改至550 mm，確保有效通風(fēng)面積，如圖2。

改造3：網(wǎng)孔尺寸和布局改造。滾筒網(wǎng)孔的尺寸和布局會影響到水分附著在滾筒上時的表面張力，進(jìn)而影響水分隨氣流流動的阻力，影響烘干效率。該實(shí)驗(yàn)參考某國際品牌烘干機(jī)的相關(guān)參數(shù)，改造滾筒網(wǎng)板，如圖3。改造后滾筒通孔面積從原本39%提高到48%。

4 對比測試

靜壓、背壓、流量對比如圖4所示。

風(fēng)量測試結(jié)果如下圖視，改造后設(shè)備的靜壓和背壓曲線比改造前平滑，且極限流量從1800 m3/h提高到了大約2300 m3/h，增量500 m3/h，提升比例達(dá)27.8%。

烘干性能測試結(jié)果如表1?？梢娊?jīng)過改造后，平均烘干時間從36.7 min，縮減到了30.5 min，時間縮短了16.9%。由于設(shè)備的單位時間能耗不變，改造后的能效提高比值與時間一致，即提高了16.9%。

5 結(jié)語

由上述結(jié)果可知，延伸該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化概念，研究優(yōu)化設(shè)備氣流結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低過程阻力，可有效提高工業(yè)烘干機(jī)的能效表現(xiàn)，具有較好的實(shí)踐價值。

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