工業烘干機氣流設計優化研究

黃瑋

摘 要：隨著節能減排等能效理念的日益深入，對工業烘干機系統的應用也提出了更高的要求。該文將通過闡述烘干機的原理和對其效率造成影響因素的分析，選取國內某品牌烘干機進行針對氣流方面的優化并進行實測分析驗證。

關鍵詞：烘干機 徑向進風熱風干燥 氣流優化

中圖分類號：TG315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0112-02

烘干機是將洗滌后的織物進行干燥處理的洗滌設備。目前工業洗滌烘干市場上，既有結構簡單成熟的傳統徑向/軸向進風產品，也有功能豐富理念超前的產品，如某國外品牌帶有轉速、濕度、熱循環綜合自動控制的產品。雖說其性能細分多樣，究其核心競爭力以及客戶所關注的重點，仍然是設備的干燥效率，以及對應的能耗成本。所以，各制造商的不變主題仍然是滿足高效率下的既可靠又不斷簡化的結構，達到低成本高效率高競爭力。

1 烘干機的工作原理

工業洗滌烘干機，主要是利用熱風干燥技術，利用傳質傳熱原理，以熱空氣為干燥介質，用強制對流循環的方式將熱風吹入干燥腔內，并將熱量傳遞給織物進行濕熱交換，由于熱空氣的濕度遠低于物料的濕度，織物表面上的水分不斷汽化擴散并被氣流帶走；而織物表層水分的汽化，使內部和表層之間產生水分梯度差，由于毛細管作用，物料內部的水分不斷以液態的形式向表面擴散，不斷從表面汽化擴散被氣流帶走，織物的含水量也不斷地下降，最終達到織物烘干的效果。

2 影響烘干效率的因素

從上述熱風干燥布草的原理以及烘干機的工作過程，可以分析得出，影響烘干機干燥效率的因素有：氣流的溫度、流速、流量，布草與氣流的接觸面積與時間。該文主要討論流速與流量方面的影響。

流速與流量受風機及風道影響。風機性能由葉輪的形式、大小、轉速，葉輪外罩形式決定。而風道與氣流經過路徑上的各結構件相關：熱交換器的通流面積與阻力系數（兩者又影響熱交換器對空氣加熱的溫度）、進排風濾網孔徑與材料、外缸筒進出風口寬度、滾筒提升筋寬度、滾筒與外缸筒的間隙、滾筒壁板網孔大小。以上結構因素都會影響進入滾筒的氣流走向、排風量、風速、風壓值等。這些因素也牽涉到熱交換，通常是排風小，濕熱交換也少，烘干速度慢；排風量大，濕熱交換多，烘干速度也就越快，但也存在熱量及電能損耗大。

3 烘干機的流速與流量的優化

該實驗選取國內某知名品牌50kg烘干機作為樣機。為提高性能，在不改動烘干機各電機功率和熱源的前提下，針對風輪風罩、外滾筒進出風口、滾筒壁板網孔尺寸布局進行優化改造。對烘干機的風量以及烘干機綜合性能進行改造前后對比測試。

改造1：更換原設備風輪，并改造風罩。原設備采用的是上世紀80年代通行的風輪風罩，現選用Punker R63風輪，并新增ED11導風環，風罩重新設計，如圖1。

改造2：外滾筒進出風口寬度改造。原設備出風口因受滾筒提升筋寬度影響，有效寬度比較窄。現把風口寬度從200 mm改至550 mm，確保有效通風面積，如圖2。

改造3：網孔尺寸和布局改造。滾筒網孔的尺寸和布局會影響到水分附著在滾筒上時的表面張力，進而影響水分隨氣流流動的阻力，影響烘干效率。該實驗參考某國際品牌烘干機的相關參數，改造滾筒網板，如圖3。改造后滾筒通孔面積從原本39%提高到48%。

4 對比測試

靜壓、背壓、流量對比如圖4所示。

風量測試結果如下圖視，改造后設備的靜壓和背壓曲線比改造前平滑，且極限流量從1800 m3/h提高到了大約2300 m3/h，增量500 m3/h，提升比例達27.8%。

烘干性能測試結果如表1。可見經過改造后，平均烘干時間從36.7 min，縮減到了30.5 min，時間縮短了16.9%。由于設備的單位時間能耗不變，改造后的能效提高比值與時間一致，即提高了16.9%。

5 結語

由上述結果可知，延伸該實驗的優化概念，研究優化設備氣流結構設計，降低過程阻力，可有效提高工業烘干機的能效表現，具有較好的實踐價值。

參考文獻

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