一種新型密封冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

杜潤生 江海生 伍紅平

通過對冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抽排管道設(shè)計(jì)、保溫設(shè)計(jì)、選型及熱量換算，研發(fā)設(shè)計(jì)出一套新型冷卻結(jié)構(gòu)，保證換熱量的同時(shí)提升整套設(shè)備的競爭性，滿足更短設(shè)備降低產(chǎn)品溫度的要求。

冷卻腔體;抽排管道;保溫;換熱量

1引言

密封輥道窯設(shè)備專門用于鋰電材料燒結(jié)，該類設(shè)備具有產(chǎn)能大、密封性好、性能穩(wěn)定、機(jī)械化與自動(dòng)化程度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，此類設(shè)備一般分為三帶：預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶及排煙、燃燒、冷卻、傳動(dòng)四大系統(tǒng)。本文重點(diǎn)討論一種新型冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

一套完整設(shè)備由多種系統(tǒng)組成，從加熱區(qū)到冷卻區(qū)溫度變化大，且冷卻空間有限，單靠自然風(fēng)冷不能有效降低燒結(jié)物料溫度，此時(shí)就需要采用強(qiáng)迫風(fēng)冷及抽排相結(jié)合的措施。強(qiáng)迫風(fēng)冷是利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行鼓風(fēng)或抽風(fēng)，提高設(shè)備內(nèi)的氣體流動(dòng)速度，達(dá)到散熱目的。

2冷卻腔體設(shè)計(jì)

冷卻腔體是整個(gè)冷卻系統(tǒng)的支撐及框架，其主要包括爐體底框、頂框、主被動(dòng)端支撐、觀察窗及連接法蘭等。其作用主要為冷卻系統(tǒng)散熱及隔絕外界氣體進(jìn)入爐膛內(nèi)部。

冷卻腔體需保證與前部加熱腔體保持同一基準(zhǔn)高度和密封性，同時(shí)又是整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的支撐，需要有足夠的強(qiáng)度，目前設(shè)計(jì)多為不銹鋼結(jié)構(gòu)，該新型冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化了內(nèi)部構(gòu)造，在腔體內(nèi)部增加陶瓷纖維制品，有效防止腐蝕性氣體對腔體內(nèi)部的腐蝕，故新結(jié)構(gòu)采用了優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，保證強(qiáng)度的同時(shí)，可以有效提升冷卻結(jié)構(gòu)的成本優(yōu)勢。

3、抽排管道設(shè)計(jì)

三元材料物料粉塵粒徑多處于2-10um范圍內(nèi)，具有極強(qiáng)的穿透性、腐蝕性和吸水性。故抽排管道需要使用SUS 304材質(zhì)，保證管道安全性，同時(shí)對設(shè)備密封性又有高要求。

抽排管道需保證腔體內(nèi)物料降溫特性，達(dá)到設(shè)計(jì)需要，同時(shí)需與爐體及冷卻段有效連接。

4保溫設(shè)計(jì)

由于抽排氣體具有高腐蝕性和高溫的特點(diǎn)，需對腔體及管道進(jìn)行有效保溫處理，故在內(nèi)腔及管道外圍均有有效保溫處理，減少管道散熱對抽氣的影響。

5、風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)

風(fēng)機(jī)是抽排系統(tǒng)的動(dòng)力保障，因此冷卻設(shè)計(jì)時(shí)，需要選用合適的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，保證熱量有效置換且無浪費(fèi)。

風(fēng)機(jī)選型需根據(jù)冷卻段長度及換熱量計(jì)算，最終型為：流量：6000m3/h，靜壓1800Pa，電機(jī)功率4P-5.5KW ，轉(zhuǎn)速1700RPM，該款風(fēng)機(jī)在保證風(fēng)量的同時(shí)，可以有效降低冷卻腔體的溫度。

6、換熱量計(jì)算及設(shè)計(jì)

熱量計(jì)算主要考慮五個(gè)部分：匣缽及料散熱、煙氣散熱、冷卻自然散熱、風(fēng)冷棒散熱、風(fēng)箱散熱?！?.5】

4.外圍空氣溫度T3=30℃，料及匣缽最終需要降溫至130℃，風(fēng)冷棒外徑D1=62mm，內(nèi)徑D2=50mm，取冷卻段平均溫度200℃，風(fēng)棒內(nèi)風(fēng)速μ未知，風(fēng)棒長度1.644m，平均出溫風(fēng)溫未知

按整體考慮，風(fēng)帶走的熱量為料及匣缽降溫的部分熱量，及Q碳化硅棒散=hA?T+Q輻射 ，其中換熱系數(shù)h為未知值，需經(jīng)過理論計(jì)算及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所得，關(guān)于h值得計(jì)算為下：

7、總結(jié)

本文主要基于密封結(jié)構(gòu)的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，重點(diǎn)解決密封輥道窯爐的冷卻換熱問題，實(shí)現(xiàn)性能及質(zhì)量雙重保證，突破傳統(tǒng)風(fēng)冷加水冷的方式，在縮短設(shè)備總長的同時(shí)，保證了冷卻效果，對提升設(shè)備整體競爭性有重大的意義。

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作者簡介：杜潤生（1988-），男人，安徽合肥，畢業(yè)于合肥學(xué)院，學(xué)士，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。