2.2 脫水、固化用加熱器的設計

　　在小件涂裝線的脫水烘干、固化兩工序中,主要采用以下3種加熱器提供熱能:燃氣式紅外輻射器、直接加熱器和間接加熱器。各種加熱器的結構、特點和主要參數的計算如下。

　　2.2.1 燃氣式紅外輻射器

　　在脫水爐或固化爐的保溫板上,直接布置所需數量的燃氣式紅外輻射器,如圖3。由于熱空氣密度較輕,爐體內的氣氛溫度上高下低,因此,爐體底部布置的輻射器功率要適當高于在兩側所布置的輻射器功率,使爐內氣氛的溫度盡可能一致。

　　1—燃燒器 2—天然氣噴嘴 3—室體保溫板 4—陶瓷板

　　常用的紅外輻射器,是首先將天然氣或液化氣與助燃空氣充分混合后,導流到多孔陶瓷板的小孔處,在板面上形成穩定的無焰燃燒,從而發出較強的輻射熱,達到直接加熱工件的目的。由于其具有熱能利用率高、加熱快和不需大量循環空氣流動的特點,使其在外形簡單的工件上得到了很好的應用效果。但對于有輻射死角或很難使輻射距離大致相等的工件,會出現工件脫水不完全、涂層固化不均勻的弊病,在這種情況下,則應選擇其它方式的加熱器。

　　2.2.2 直接加熱器

　　將燃燒室直接設計在脫水爐或固化爐的熱風循__環管路中,在這里,燃料燃燒后產生的高溫煙氣與來自爐內的循環空氣混合,達到直接加熱爐內空氣的目的。其結構見圖4。

　　1—燃燒機 2—火焰噴嘴  3—燃燒室4—回風管 5—循環風機

　　在圖4中燃燒室的尺寸:

　　長=L火+0.3(m),寬=高=2D火(m)

　　該加熱器的優點是熱能利用率高、熱響應速度快以及初期設備投資較低等。缺點是高溫煙氣中含有微量的煙塵,當它通過熱風循環管路進入爐體后,會對爐內空氣的潔凈度產生一定的不利影響。因此,在脫水爐或對爐內空氣潔凈度要求不高的固化爐中,可用直接加熱器提供熱能。而對于空氣潔凈度要求較高的固化爐,當熱源為燃氣時,雖可使用該加熱器,但在使用過程中,需用高溫過濾器對高溫煙氣進行適當的過濾;當熱源為燃油時,由于煙氣中的煙塵較重,無法用過濾解決,在這種情況下,則不能使用直接加熱器,而應使用間接加熱器。

　　2.2.3 間接加熱器

　　將加熱器設計在固化爐熱風循環管路中,依靠加熱器中的一列管換熱器對循環空氣進行加熱。其工作原理見圖2(圖中受熱介質為循環空氣),結構見圖5。

　　1—燃燒機2—燃燒室3—循環風機4—熱氣箱

　　5—煙氣排放管6—換熱管7—回風管

　　該加熱器的優點是煙氣不進入固化爐,因而使爐內空氣具有高潔凈度。缺點是熱能利用率較低、熱響應速度慢以及初期設備投資較大等。因而,該加熱器一般應用于對空氣潔凈度要求較高的固化爐。

　　該間接加熱器的換熱管數量,可參照2.1.2節的方法進行計算,由于受熱介質是循環空氣,計算時要將式(5)、(7)更換為式中:h2′———循環空氣垂直流經換熱管束時的傳熱膜系數,m2·h·℃;

　　cP———氣體的定壓比熱,1kJ/kg·℃;

　　(qm)max———斷面處的最大質量流速,kg/h·m2。

　　2.3 間接式加熱器的一個設計實例

　　一個電視機殼噴漆線的固化爐,爐體容積250m3,固化溫度80℃,循環風量45000m3/h;熱源采用BT40G型單段火柴油燃燒機,輸出功率范圍237～400kW,耗油范圍20～34kg/h,燃氣比60∶1,煙氣排放溫度設定為280℃。

　　根據燃燒機的火焰參數,由式(1)、(2)可得燃燒室的直徑為0.5m,燃燒室或換熱管的長度為1.3m。選用換熱管的規格為外徑0.04m,管壁厚度0.0015m。將有關參數代入(3)式,導出關系式U=f(n)為:

　　U=13100/(n+12.5)(11)

　　將有關參數代入式(6)、(9)、(10)式,導出關系式U=g(n)為:

　　分別作出公式(11)、(12)的U—n曲線,如圖6,可得交點坐標(62,176)。由此可知,該加熱器換熱管數量應為62根,總傳熱系數是176kJ/m2·h·℃。

　　3 結語

　　(1)通過以上的計算和分析,可以比較準確地對燃油、燃氣加熱器進行設計。在兼顧熱能利用率的同時,使加熱器的設計趨于合理。

　　(2)為了提高熱能的利用率,可以適當增加加熱管的數量。但是,要注意由于熱能利用率的提高,煙氣的排放溫度會降低,當低于露點時,煙氣中的水蒸氣會出現冷凝,從而腐蝕加熱器。

　　(3)設計涂裝線時,在滿足涂裝質量要求的前提下,要優先考慮熱能利用率高、加熱快的加熱器,盡可能地節約能源。