一種新型干熱牽伸箱的設(shè)計及應用效果

劉盛

摘要：本文介紹了一種新型干熱牽伸箱的設(shè)計原理，其特點是牽伸箱在無熱風循環(huán)情況下左中右的溫度差控制在±1 ℃以內(nèi)，經(jīng)實踐證明，可有效提升絲束生產(chǎn)的穩(wěn)定性，并改善工作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：干熱牽伸箱 ；紡絲；溫度均勻性；穩(wěn)定生產(chǎn)

中圖分類號：TQ340.5 文獻標志碼：B

Design of a New Dry Heat Drawing Box

Abstract： A new kind of dry heat drawing box was introduced in this article， whose temperature difference between the left side to the right side can be controlled in 1℃ when there is no heated air circulation. With practical test， it is proven to be a good method to improve the stability of fiber production.

Key words： dry heat drawing box； fiber spinning； temperature uniformity； stable production

在化纖烘燥設(shè)備中，通常利用高溫載熱油的熱能或電加熱等對化纖產(chǎn)品進行烘干處理。為提高烘房內(nèi)溫度的均勻性，常采用熱風循環(huán)方式。但在聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸）紡絲過程中因凝固浴工藝原因需要添加適量的芒硝（Na2SO4？10H2O），經(jīng)過濕熱牽伸機和干熱牽伸機后進入干熱牽伸箱，芒硝會隨維綸絲溫度升高而變成粉末狀并大量脫落，在熱風循環(huán)時會到處亂飛，嚴重影響工作環(huán)境，也不利于芒硝回收。為解決這個問題，必須考慮在無熱風循環(huán)情況下設(shè)計滿足工藝條件（主要是烘房內(nèi)溫度的均勻性及烘燥時間）的干熱牽伸箱。

1 牽伸箱設(shè)計原理

邵陽紡織機械有限責任公司設(shè)計的干熱牽伸箱的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

如圖 1 所示，干熱牽伸箱烘房四周均設(shè)置了隔熱板，各電加熱板均固定在烘房機架上。絲束上下各有一塊主電加熱板，兩端各有一塊輔助電加熱板，在工作幅寬范圍內(nèi)設(shè)有3 個測溫點。中間測溫點用于顯示烘房溫度，兩邊測溫點用于控制輔助電加熱板啟閉。遠離絲束的電加熱板一側(cè)均包覆保溫層。

2 效果比較分析

采用上下電加熱板輻射傳熱，因邊界效應（兩端需向機架及隔熱板等散熱而導致溫度降低）電加熱板兩端用輔助電加熱板進行熱補償。銅的導熱率及熱傳導率都優(yōu)于鋁，但銅的價格比鋁高很多且材質(zhì)較軟制作困難，故從工藝和經(jīng)濟性考慮選用鋁合金電加熱板。

電磁波是指由于自身溫度或熱運動原因激發(fā)產(chǎn)生的電磁波傳播。熱輻射過程有 3 個特點：不依賴物體接觸而進行熱量傳遞；熱輻射過程伴隨物質(zhì)能量形式的兩次轉(zhuǎn)化，即內(nèi)能→電磁波能→內(nèi)能；物體溫度只要大于 0 K，就會不斷發(fā)射熱射線。根據(jù)熱輻射基本定理可知，影響輻射傳熱的因素包括溫度高低、幾何位置、表面黑度以及輻射表面間介質(zhì)。對設(shè)備的實際工況分析。對于某一特定的產(chǎn)品而言，其工藝溫度是一定的，不能隨意更改。幾何位置可以在反復試驗中尋找最佳值，當機器定型后正常工作時再調(diào)節(jié)電加熱板位置是很困難的。表面黑度是指物體實際輻射能力與同溫度下絕對黑體的輻射能力的比值，其決定因素包括物體性質(zhì)、表面狀況和溫度。在本例中可通過增加表面的微觀面積如降低鋁合金電加熱板表面粗糙度來實現(xiàn)。輻射表面間介質(zhì)對輻射傳熱的影響可從兩方面入手：一是在鋁合金電加熱板工作表面噴涂碳化硅材料的散熱涂料，增大導熱系數(shù)和輻射率從而大大提高輻射能力；二是在鋁合金電加熱板非工作表面包覆保溫層從而減少輻射散熱。

表 1 — 表 3 是試驗中的測溫點位置及幅寬方向的溫度數(shù)據(jù)（在到達設(shè)定溫度250 ℃后保溫 4 h，溫控標所顯示數(shù)值）。

從表 1 — 表 3 可以看出：兩端無輔助加熱時烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)溫度平均差值為15.2 ℃；兩端有輔助加熱時平均差值僅為1.4 ℃；而在整機試車時由于隔熱板密封性更好，且每個控制區(qū)互相補償，烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)溫度平均差值達到0.7 ℃。本系統(tǒng)經(jīng)用戶現(xiàn)場測定，烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)左中右的溫度差達到±0.8 ℃。

3 結(jié)論

本項目設(shè)計的干熱牽伸箱采用了一種全新的設(shè)計理念，為烘燥類設(shè)備改善烘房內(nèi)溫度均勻性提供了一種新的設(shè)計思路。經(jīng)實踐證明，裝置能在無熱風循環(huán)情況下使烘房幅寬方向的溫度均勻性控制在±1 ℃以內(nèi)，解決了絲束在干熱牽伸過程中一直存在的因溫度不均勻而經(jīng)常發(fā)生的斷絲問題，保證了絲束的品質(zhì)及其穩(wěn)定性，且改善了工作環(huán)境。

摘要：本文介紹了一種新型干熱牽伸箱的設(shè)計原理，其特點是牽伸箱在無熱風循環(huán)情況下左中右的溫度差控制在±1 ℃以內(nèi)，經(jīng)實踐證明，可有效提升絲束生產(chǎn)的穩(wěn)定性，并改善工作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：干熱牽伸箱 ；紡絲；溫度均勻性；穩(wěn)定生產(chǎn)

中圖分類號：TQ340.5 文獻標志碼：B

Design of a New Dry Heat Drawing Box

Abstract： A new kind of dry heat drawing box was introduced in this article， whose temperature difference between the left side to the right side can be controlled in 1℃ when there is no heated air circulation. With practical test， it is proven to be a good method to improve the stability of fiber production.

Key words： dry heat drawing box； fiber spinning； temperature uniformity； stable production

在化纖烘燥設(shè)備中，通常利用高溫載熱油的熱能或電加熱等對化纖產(chǎn)品進行烘干處理。為提高烘房內(nèi)溫度的均勻性，常采用熱風循環(huán)方式。但在聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸）紡絲過程中因凝固浴工藝原因需要添加適量的芒硝（Na2SO4？10H2O），經(jīng)過濕熱牽伸機和干熱牽伸機后進入干熱牽伸箱，芒硝會隨維綸絲溫度升高而變成粉末狀并大量脫落，在熱風循環(huán)時會到處亂飛，嚴重影響工作環(huán)境，也不利于芒硝回收。為解決這個問題，必須考慮在無熱風循環(huán)情況下設(shè)計滿足工藝條件（主要是烘房內(nèi)溫度的均勻性及烘燥時間）的干熱牽伸箱。

1 牽伸箱設(shè)計原理

邵陽紡織機械有限責任公司設(shè)計的干熱牽伸箱的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

如圖 1 所示，干熱牽伸箱烘房四周均設(shè)置了隔熱板，各電加熱板均固定在烘房機架上。絲束上下各有一塊主電加熱板，兩端各有一塊輔助電加熱板，在工作幅寬范圍內(nèi)設(shè)有3 個測溫點。中間測溫點用于顯示烘房溫度，兩邊測溫點用于控制輔助電加熱板啟閉。遠離絲束的電加熱板一側(cè)均包覆保溫層。

2 效果比較分析

采用上下電加熱板輻射傳熱，因邊界效應（兩端需向機架及隔熱板等散熱而導致溫度降低）電加熱板兩端用輔助電加熱板進行熱補償。銅的導熱率及熱傳導率都優(yōu)于鋁，但銅的價格比鋁高很多且材質(zhì)較軟制作困難，故從工藝和經(jīng)濟性考慮選用鋁合金電加熱板。

電磁波是指由于自身溫度或熱運動原因激發(fā)產(chǎn)生的電磁波傳播。熱輻射過程有 3 個特點：不依賴物體接觸而進行熱量傳遞；熱輻射過程伴隨物質(zhì)能量形式的兩次轉(zhuǎn)化，即內(nèi)能→電磁波能→內(nèi)能；物體溫度只要大于 0 K，就會不斷發(fā)射熱射線。根據(jù)熱輻射基本定理可知，影響輻射傳熱的因素包括溫度高低、幾何位置、表面黑度以及輻射表面間介質(zhì)。對設(shè)備的實際工況分析。對于某一特定的產(chǎn)品而言，其工藝溫度是一定的，不能隨意更改。幾何位置可以在反復試驗中尋找最佳值，當機器定型后正常工作時再調(diào)節(jié)電加熱板位置是很困難的。表面黑度是指物體實際輻射能力與同溫度下絕對黑體的輻射能力的比值，其決定因素包括物體性質(zhì)、表面狀況和溫度。在本例中可通過增加表面的微觀面積如降低鋁合金電加熱板表面粗糙度來實現(xiàn)。輻射表面間介質(zhì)對輻射傳熱的影響可從兩方面入手：一是在鋁合金電加熱板工作表面噴涂碳化硅材料的散熱涂料，增大導熱系數(shù)和輻射率從而大大提高輻射能力；二是在鋁合金電加熱板非工作表面包覆保溫層從而減少輻射散熱。

表 1 — 表 3 是試驗中的測溫點位置及幅寬方向的溫度數(shù)據(jù)（在到達設(shè)定溫度250 ℃后保溫 4 h，溫控標所顯示數(shù)值）。

從表 1 — 表 3 可以看出：兩端無輔助加熱時烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)溫度平均差值為15.2 ℃；兩端有輔助加熱時平均差值僅為1.4 ℃；而在整機試車時由于隔熱板密封性更好，且每個控制區(qū)互相補償，烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)溫度平均差值達到0.7 ℃。本系統(tǒng)經(jīng)用戶現(xiàn)場測定，烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)左中右的溫度差達到±0.8 ℃。

3 結(jié)論

本項目設(shè)計的干熱牽伸箱采用了一種全新的設(shè)計理念，為烘燥類設(shè)備改善烘房內(nèi)溫度均勻性提供了一種新的設(shè)計思路。經(jīng)實踐證明，裝置能在無熱風循環(huán)情況下使烘房幅寬方向的溫度均勻性控制在±1 ℃以內(nèi)，解決了絲束在干熱牽伸過程中一直存在的因溫度不均勻而經(jīng)常發(fā)生的斷絲問題，保證了絲束的品質(zhì)及其穩(wěn)定性，且改善了工作環(huán)境。

摘要：本文介紹了一種新型干熱牽伸箱的設(shè)計原理，其特點是牽伸箱在無熱風循環(huán)情況下左中右的溫度差控制在±1 ℃以內(nèi)，經(jīng)實踐證明，可有效提升絲束生產(chǎn)的穩(wěn)定性，并改善工作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：干熱牽伸箱 ；紡絲；溫度均勻性；穩(wěn)定生產(chǎn)

中圖分類號：TQ340.5 文獻標志碼：B

Design of a New Dry Heat Drawing Box

Abstract： A new kind of dry heat drawing box was introduced in this article， whose temperature difference between the left side to the right side can be controlled in 1℃ when there is no heated air circulation. With practical test， it is proven to be a good method to improve the stability of fiber production.

Key words： dry heat drawing box； fiber spinning； temperature uniformity； stable production

在化纖烘燥設(shè)備中，通常利用高溫載熱油的熱能或電加熱等對化纖產(chǎn)品進行烘干處理。為提高烘房內(nèi)溫度的均勻性，常采用熱風循環(huán)方式。但在聚乙烯醇縮甲醛纖維（維綸）紡絲過程中因凝固浴工藝原因需要添加適量的芒硝（Na2SO4？10H2O），經(jīng)過濕熱牽伸機和干熱牽伸機后進入干熱牽伸箱，芒硝會隨維綸絲溫度升高而變成粉末狀并大量脫落，在熱風循環(huán)時會到處亂飛，嚴重影響工作環(huán)境，也不利于芒硝回收。為解決這個問題，必須考慮在無熱風循環(huán)情況下設(shè)計滿足工藝條件（主要是烘房內(nèi)溫度的均勻性及烘燥時間）的干熱牽伸箱。

1 牽伸箱設(shè)計原理

邵陽紡織機械有限責任公司設(shè)計的干熱牽伸箱的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

如圖 1 所示，干熱牽伸箱烘房四周均設(shè)置了隔熱板，各電加熱板均固定在烘房機架上。絲束上下各有一塊主電加熱板，兩端各有一塊輔助電加熱板，在工作幅寬范圍內(nèi)設(shè)有3 個測溫點。中間測溫點用于顯示烘房溫度，兩邊測溫點用于控制輔助電加熱板啟閉。遠離絲束的電加熱板一側(cè)均包覆保溫層。

2 效果比較分析

采用上下電加熱板輻射傳熱，因邊界效應（兩端需向機架及隔熱板等散熱而導致溫度降低）電加熱板兩端用輔助電加熱板進行熱補償。銅的導熱率及熱傳導率都優(yōu)于鋁，但銅的價格比鋁高很多且材質(zhì)較軟制作困難，故從工藝和經(jīng)濟性考慮選用鋁合金電加熱板。

電磁波是指由于自身溫度或熱運動原因激發(fā)產(chǎn)生的電磁波傳播。熱輻射過程有 3 個特點：不依賴物體接觸而進行熱量傳遞；熱輻射過程伴隨物質(zhì)能量形式的兩次轉(zhuǎn)化，即內(nèi)能→電磁波能→內(nèi)能；物體溫度只要大于 0 K，就會不斷發(fā)射熱射線。根據(jù)熱輻射基本定理可知，影響輻射傳熱的因素包括溫度高低、幾何位置、表面黑度以及輻射表面間介質(zhì)。對設(shè)備的實際工況分析。對于某一特定的產(chǎn)品而言，其工藝溫度是一定的，不能隨意更改。幾何位置可以在反復試驗中尋找最佳值，當機器定型后正常工作時再調(diào)節(jié)電加熱板位置是很困難的。表面黑度是指物體實際輻射能力與同溫度下絕對黑體的輻射能力的比值，其決定因素包括物體性質(zhì)、表面狀況和溫度。在本例中可通過增加表面的微觀面積如降低鋁合金電加熱板表面粗糙度來實現(xiàn)。輻射表面間介質(zhì)對輻射傳熱的影響可從兩方面入手：一是在鋁合金電加熱板工作表面噴涂碳化硅材料的散熱涂料，增大導熱系數(shù)和輻射率從而大大提高輻射能力；二是在鋁合金電加熱板非工作表面包覆保溫層從而減少輻射散熱。

表 1 — 表 3 是試驗中的測溫點位置及幅寬方向的溫度數(shù)據(jù)（在到達設(shè)定溫度250 ℃后保溫 4 h，溫控標所顯示數(shù)值）。

從表 1 — 表 3 可以看出：兩端無輔助加熱時烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)溫度平均差值為15.2 ℃；兩端有輔助加熱時平均差值僅為1.4 ℃；而在整機試車時由于隔熱板密封性更好，且每個控制區(qū)互相補償，烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)溫度平均差值達到0.7 ℃。本系統(tǒng)經(jīng)用戶現(xiàn)場測定，烘房內(nèi)工作幅寬內(nèi)左中右的溫度差達到±0.8 ℃。

3 結(jié)論

本項目設(shè)計的干熱牽伸箱采用了一種全新的設(shè)計理念，為烘燥類設(shè)備改善烘房內(nèi)溫度均勻性提供了一種新的設(shè)計思路。經(jīng)實踐證明，裝置能在無熱風循環(huán)情況下使烘房幅寬方向的溫度均勻性控制在±1 ℃以內(nèi)，解決了絲束在干熱牽伸過程中一直存在的因溫度不均勻而經(jīng)常發(fā)生的斷絲問題，保證了絲束的品質(zhì)及其穩(wěn)定性，且改善了工作環(huán)境。