涂裝線燃油(氣)加熱器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

　　2.2 脫水、固化用加熱器的設(shè)計(jì)

　　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?xì)馐郊t外輻射器、直接加熱器和間接加熱器。各種加熱器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和主要參數(shù)的計(jì)算如下。

　　2.2.1 燃?xì)馐郊t外輻射器

　　在脫水爐或固化爐的保溫板上,直接布置所需數(shù)量的燃?xì)馐郊t外輻射器,如圖3。由于熱空氣密度較輕,爐體內(nèi)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(dāng)高于在兩側(cè)所布置的輻射器功率,使?fàn)t內(nèi)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(dǎo)流到多孔陶瓷板的小孔處,在板面上形成穩(wěn)定的無(wú)焰燃燒,從而發(fā)出較強(qiáng)的輻射熱,達(dá)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(huán)空氣流動(dòng)的特點(diǎn),使其在外形簡(jiǎn)單的工件上得到了很好的應(yīng)用效果。但對(duì)于有輻射死角或很難使輻射距離大致相等的工件,會(huì)出現(xiàn)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(yīng)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(shè)計(jì)在脫水爐或固化爐的熱風(fēng)循__環(huán)管路中,在這里,燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c來(lái)自爐內(nèi)的循環(huán)空氣混合,達(dá)到直接加熱爐內(nèi)空氣的目的。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

　　1—燃燒機(jī) 2—火焰噴嘴  3—燃燒室4—回風(fēng)管 5—循環(huán)風(fēng)機(jī)

　　在圖4中燃燒室的尺寸:

　　長(zhǎng)=L火+0.3(m),寬=高=2D火(m)

　　該加熱器的優(yōu)點(diǎn)是熱能利用率高、熱響應(yīng)速度快以及初期設(shè)備投資較低等。缺點(diǎn)是高溫?zé)煔庵泻�有微量的煙塵,當(dāng)它通過(guò)熱風(fēng)循環(huán)管路進(jìn)入爐體后,會(huì)對(duì)爐內(nèi)空氣的潔凈度產(chǎn)生一定的不利影響。因此,在脫水爐或?qū)�爐內(nèi)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(duì)于空氣潔凈度要求較高的固化爐,當(dāng)熱源為燃?xì)鈺r(shí),雖可使用該加熱器,但在使用過(guò)程中,需用高溫過(guò)濾器對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾;當(dāng)熱源為燃油時(shí),由于煙氣中的煙塵較重,無(wú)法用過(guò)濾解決,在這種情況下,則不能使用直接加熱器,而應(yīng)使用間接加熱器。

　　2.2.3 間接加熱器

　　將加熱器設(shè)計(jì)在固化爐熱風(fēng)循環(huán)管路中,依靠加熱器中的一列管換熱器對(duì)循環(huán)空氣進(jìn)行加熱。其工作原理見(jiàn)圖2(圖中受熱介質(zhì)為循環(huán)空氣),結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

　　1—燃燒機(jī)2—燃燒室3—循環(huán)風(fēng)機(jī)4—熱氣箱

　　5—煙氣排放管6—換熱管7—回風(fēng)管

　　該加熱器的優(yōu)點(diǎn)是煙氣不進(jìn)入固化爐,因而使?fàn)t內(nèi)空氣具有高潔凈度。缺點(diǎn)是熱能利用率較低、熱響應(yīng)速度慢以及初期設(shè)備投資較大等。因而,該加熱器一般應(yīng)用于對(duì)空氣潔凈度要求較高的固化爐。

　　該間接加熱器的換熱管數(shù)量,可參照2.1.2節(jié)的方法進(jìn)行計(jì)算,由于受熱介質(zhì)是循環(huán)空氣,計(jì)算時(shí)要將式(5)、(7)更換為式中:h2′———循環(huán)空氣垂直流經(jīng)換熱管束時(shí)的傳熱膜系數(shù),m2·h·℃;

　　cP———?dú)怏w的定壓比熱,1kJ/kg·℃;

　　(qm)max———斷面處的最大質(zhì)量流速,kg/h·m2。

　　2.3 間接式加熱器的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例

　　一個(gè)電視機(jī)殼噴漆線的固化爐,爐體容積250m3,固化溫度80℃,循環(huán)風(fēng)量45000m3/h;熱源采用BT40G型單段火柴油燃燒機(jī),輸出功率范圍237～400kW,耗油范圍20～34kg/h,燃?xì)獗?0∶1,煙氣排放溫度設(shè)定為280℃。

　　根據(jù)燃燒機(jī)的火焰參數(shù),由式(1)、(2)可得燃燒室的直徑為0.5m,燃燒室或換熱管的長(zhǎng)度為1.3m。選用換熱管的規(guī)格為外徑0.04m,管壁厚度0.0015m。將有關(guān)參數(shù)代入(3)式,導(dǎo)出關(guān)系式U=f(n)為:

　　U=13100/(n+12.5)(11)

　　將有關(guān)參數(shù)代入式(6)、(9)、(10)式,導(dǎo)出關(guān)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(diǎn)坐標(biāo)(62,176)。由此可知,該加熱器換熱管數(shù)量應(yīng)為62根,總傳熱系數(shù)是176kJ/m2·h·℃。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　(1)通過(guò)以上的計(jì)算和分析,可以比較準(zhǔn)確地對(duì)燃油、燃?xì)饧訜崞鬟M(jìn)行設(shè)計(jì)。在兼顧熱能利用率的同時(shí),使加熱器的設(shè)計(jì)趨于合理。

　　(2)為了提高熱能的利用率,可以適當(dāng)增加加熱管的數(shù)量。但是,要注意由于熱能利用率的提高,煙氣的排放溫度會(huì)降低,當(dāng)?shù)陀诼饵c(diǎn)時(shí),煙氣中的水蒸氣會(huì)出現(xiàn)冷凝,從而腐蝕加熱器。

　　(3)設(shè)計(jì)涂裝線時(shí),在滿足涂裝質(zhì)量要求的前提下,要優(yōu)先考慮熱能利用率高、加熱快的加熱器,盡可能地節(jié)約能源。