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《热工与烘燥》课程论文 题 目 学生姓名 李春 学 号 3100307222 所在班级： 非织造102 2013 年6月 水刺非织造布加工过程的烘燥技术要点及分析Abstract: This paper introduces the principle of through air drying system and analyses several main parameters influencing the efficiency of drying. 关键词：水刺非织造布,热风穿透式烘燥 Keywords: spunlaced nonwovens,through air drying system, 水刺法是利用高速高压的细水流冲击纤网,纤维相互缠结抱合,从而使纤网得到加固的一种非织造加工方法。水刺产品因具有不起毛、不掉毛、吸湿柔软等优点而广泛应用于卫生材料、家庭用品和服饰等领域。在水刺非织造布加工过程中,需要对湿态纤网进行烘干,以除去纤网中的水分,使产品尺寸稳定。常用的烘燥方法主要有热风式、烘筒式、热风烘筒组合式和远红外式。工业生产中以热风烘燥和热风烘筒组合式烘燥的应用最为广泛。 在水刺非织造布的生产工序中, 烘燥机属于后处理工序中的一台单元机, 对涤纶、粘胶、复合纤维等原料经过梳理成网, 水刺加固成型后的无纺布进行干燥。根据无纺布的生产特点, 机器适合采用热风穿透烘燥。 热风穿透烘燥是采用空气对流的原理,热空气经主风机的抽吸作用把热量直接传递给水刺纤维网来蒸发水分,从而保证了高效的热质交换,烘燥过程比较缓和,烘干后的产品手感柔软且表面无极光。热风穿透烘燥系统可以精确地进行温度控制和温度分布均匀性的调节,通过微机控制来达到高效节能的目的 热风穿透烘燥过程 在热风穿透烘燥过程中,热风与纤维网中的每一根纤维相接触,增加了热传递的有效面积,使得烘燥效率明显高于其他的烘干方式。图1描述了热风穿透烘燥过程中热风的流程。该系统的构成机理是在不损坏材料强度和刚度的前提下,获得高开孔率的峰窝式滚筒,当含有水分的纤维网传送到滚筒后,通过烘燥的真空区域时由不锈钢网罩支撑,真空区域由滚筒内部装配的真空密封装置来确定。通过烘缸罩传送到滚筒内的热风在主风机形成的真空作用下穿透纤维网并从滚筒的端部抽出,由同一台风机来完成烘缸罩供气和滚筒排气的功能。穿过纤维网后,小部分潮湿的空气被排出系统外,而大部分的空气被加热后再循环利用。 图1 热风穿透烘燥工艺流程 图2热量衡算示意图 1- 预热室 2- 温料入口 3- 干燥室 4- 干料出口5- 补充加热器 6- 输送装置 如图2所示: 进烘燥机的湿物料的质量为 G1(kg/s) , 出烘燥机的湿物料的质量为 G2(kg/s) , 烘燥前后物料的湿基含水量分别为 w1和 w2; 进入和离开烘燥机的干空气量为 L(kg/s) , 空气的含湿量分别为 d1和 d2。冷空气( T0, φ0, d0) 流经预热器加热, 相应的各项参数为T1, φ1,( d1=d0) 热空气通过烘燥机时, 空气的湿度增加而温度下降, 离开烘燥机时为 T2, φ2, d2。物料进入和离开烘燥机时的温度各为 θ1和 θ2。 在干燥过程中, 湿物料蒸发出来的水分由空气带走, 因此湿物料中水分的减少量等于空气中水分的增加量, 即, W=GG(x1- x2)=L( d2-d1) 则 L=w1/d2-d1 kg干空气/s 然后确输入热量 Q0。预热器将空气从 T0加热到T1所带入的热量为Q0=L( 1.01+1.88x0) ( T1-T0) 式中: L 为干空气量, 单位为 kg干空气/s。 设预热器及热空气管道的热损失为 Q( kW) , 则预热器传给空气总热量为 QP=Q0+Q kW 另外确定输出热量, 包括蒸发水分所需热量Q1; 被干燥物料由 θ1升温到 θ2所需的热量 Q2; 随废气带走的热量 Q3; 烘燥机的热损失 Q4; 在稳定干燥过程中烘燥机总的耗量为Q=Q0+Q1+Q2+Q3+Q4 二、工艺过程的控制 由于热风烘燥过程是热质交换与时间延续的相关过程,因此要达到相同的烘燥效果可以选用不同的工艺过程。在实际生产过程中,为了达到高效节能而又保证产品质量的目的,选择最佳的工艺参数将变得十分的重要,这就要求了解热风穿透烘燥过程中烘燥效果与热风温度、热风流量(热风速度)、排出空气含湿量、热风循环量等工艺参数的关系。 (1)烘燥温度。热动力学计算表明,热风温度越高,纤维网的烘燥效率越高,在实际生产过程中,热风的温度取决于热空气的加热方式以及纤维原料的热性能。 (2)热风流量。热风速度受循环风机速度的限制,循环风机