加热辊轮工作时,除了材料需要的热量以外,也有辊轮本身的排热。因而,加热辊轮设计时,功率的配置务必考虑到这两层面。如何计算,是一个让很多人头疼的难题。
要合理挑选加热辊轮,务必清晰该加热辊轮工作时所需的功率。文中谈一谈如何计算材料需要的功率。
一般来说,功率的计算关键有下列两种种类。
1.简单升温型
涉及到的材料简单,不水分含量,升温过程不容易有蒸发现象发生。
计算需要的条件:
产量(P)、升高温度(ΔT)、材料比热(Cp)
计算方法:
Q=P×ΔT×Cp换算成千瓦数:Q/3600
要点:注意单位
Q:kJ(千焦)P:kg/hr(千克/小时)
ΔT:℃Cp:kJ/kg.℃功率:kW
*例题1一种无纺布宽度为1.5m,其面密度为100g/㎡,线速度为20m/min,原始温度为25℃,需要用加热辊将无纺布温度提升到125℃。已知这种无纺布比热为2.5kJ/kg.℃,求这个过程需要的净功率。
假设热利用率为40%,则加热辊至少需要配置多少功率?
解答:每小时产量:P=1.5m×20m/min×60×0.1kg=180kg/hr
净功率:Q=P×ΔT×Cp
=180kg/hr×(125-25)℃×2.5kJ/kg.℃
=45000kJ/hr
=45000/3600kJ/s
=12.5kW
实际配置功率≥12.5kW/40%=31.25kW
2.含水升温型
材料中含有一定的水分,需要部分或者全部蒸发。
计算需要的条件:
产量(P)、含水量(Mw)、升高温度(ΔT)、材料比热(Cp)
计算方法:热量需求分三部分,分别计算后相加
1)材料升温热量需求Q1
2)水从当前温度加热到100℃需要的热量Q2
3)水从100℃蒸发成100℃的蒸汽需要的热量Q3
其中,材料升温热量需求(Q1)计算,同前。
水从当前温度(T1)加热到100℃(T2)需要的热量计算:
已知水的比热(Cw)为:4.18kJ/kg.℃
Q2=Mw×(T2-T1)×Cw
水从100℃蒸发成100℃的蒸汽需要的热量已知水的蒸发热(ΔQ)为:2260kJ/kg
Q3=Mw×ΔQ
总的热量需求为:Q=Q1+Q2+Q3
*例题2某特种高分子材料宽度为2m,厚度为0.5mm,烘干后密度为300kg/m³,加工前含水率为12%。已知生产线速度为10m/min,材料比热为2kJ/kg.℃,加工前材料温度为20℃,需要用加热辊将材料加热到160℃。求这个过程需要的净功率。
假设热利用率为50%,每支辊的功率配置约35kW,则需要配置多少支加热辊较为合理?
解答:每小时加工材料的产量
.P=10m/min×2m×0.5×10-3m×300kg/m³×60=180kg/hr
每小时需要蒸发的含水量
Mw=180kg/hr÷(1-12%)×12%=24.5kg/hr
材料升温热量需求
Q1=P×ΔT×Cp
=180kg/hr×140℃×2kJ/kg.℃
=50400kJ/hr
水从当前温度加热到100℃需要的热量
Q2=Mw×(T2-T1)×Cw
=24.5kg/hr×80℃×4.18kJ/kg.℃
=8193kJ/hr
水从100℃蒸发成100℃的蒸汽需要的热量
Q3=Mw×ΔQ
=24.5kg/hr×2260kJ/kg=55370kJ/hr
总的热量需求为:Q=Q1+Q2+Q3
=50400kJ/hr+8193kJ/hr+55370kJ/hr
=113963kJ/hr
=113963/3600kJ/s
≈32kW
因此产品的净功率约为32kW
假设热利用率为50%,那么实际配置的功率是64kW,每支辊的功率配置约35kW得话,建议
配置两支加热辊轮较为合理。
明确了合理的功率,加热辊轮的挑选就成功了一半。