真空干燥箱应用中存在问题及解决设想

2014-09-25 09:37

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根据真空干燥箱在实际使用中存在传热效率低、干燥缓慢、能耗大的缺点提出改进方案。论文将干燥过程分析归纳为三个阶段，对每一阶段提出不同的改进方案。 1 问题真空干燥箱干燥过程中，由于在真空状态下，对流传热严重削弱，传热主要靠热传导，以及盘管和箱壁对物料的热辐射。但因为温度低，辐射传热占的比重不大。热传导占的比重较大，但物料盘和盘管的接触面积小，传热效果不好。 ? 另一个原因，随着物料的干燥，底面干燥硬化，形成热阻层，降低了盘管和物料盘的传热量；上表面板结，致使内部产生的蒸汽不易排出，影响了干燥速度，并且当气泡压力足够大，冲破板结层时，物料崩出盘外，造成浪费。 2 原因分析 2.1 传热效率低传热主要靠热传导，辐射传热很少，对流传热严重削弱。物料盘和盘管的接触面积小，传热效果不好。根据传热学理论，热传导和热辐射几乎不受真空影响，而对流传热随着真空度的增加而减少。 2.2 物料上下两层板结层影响干燥速度非金属固体材料导热系数不足纯铁导热系数的十分之一，板结层对传热的影响很大，上层的板结层影响水分蒸发的速度。 3 干燥过程的分析 3.1 根据实际情况将物料干燥过程大致分为三个阶段：第一阶段：水分快速蒸发阶段物料状态从粘稠到极粘稠。在真空状态下，物料内部对流传热强烈，水分快速蒸发，在这一阶段，蒸发掉一半以上的水分，而耗时很少。第二阶段：从液态到固态物料状态从极粘稠到全部固化。在这一阶段，物料内部对流传热逐渐减弱，过程缓慢，较早出现的上下两层板结层，很大程度上影响了干燥速度。第三阶段：物料固态干燥的过程物料慢慢脱水至含水率达标的块状物。这一阶段蒸发的水分很少，干燥的速度比第二阶段稍快一些。 3.2 各个阶段和真空度的关系：第一阶段，换热过程比较理想，真空度越高，水分蒸发越快；第二阶段，随着对流的减弱，以及热阻的增大，含水量越来越少，如果还维持真空泵功率不变，真空度越来越大，对流越来越弱，干燥效率越来越低。假如使用波动的真空度，合理调配真空度和对流传热至最佳结合点，可能效率要高。第三阶段，由于含水率很小，真空度小一些可能更合适。如果使用干燥的热空气加热，干燥过程更快。 4 解决方案 4.1 改善对流换热根据各阶段的特点，调整每一阶段的真空度，尽可能的增大传热量。示意图如下所示。 4.2 改善热传导由于物料盘难于避免物理撞击，盘底有很多突起，如果在盘管上铺一块平的薄钢板，接触面积不会很大。建议使用多孔金属板，改善热传导。 4.3 破坏板结面物料板结面的形成对热量的传递和水分的蒸发影响最大，解决这个问题是重中之重。方法有：人工破坏，机械振动，超声波。实验时，可以先使用人工的方法测试多大的振动合适，实际生产中需要在干燥箱内设计相应的构件，达到这一目的。 5 小批样实验 5.1 实验装置及系统图现有真空干燥箱箱内尺寸为1500×1400×1220mm，烘盘32个，尺寸为460×640×45mm，八层，每层四个。实验用干燥箱，尺寸500×450×300mm，一层，每层放两个烘盘。烘盘尺寸为100×150×40mm，真空泵一台，2BV2061－0NC02-1P，功率1.45kW，排气量50m3/h，热源为蒸汽，人工振动方法破坏板结面。 5.2 实验目的 5.2.1 实验总结每一阶段的特性 5.2.2 实验得到每一阶段最佳的真空度 5.2.3 实验得到第二阶段最合适的振动强度，如振动法不合适，实验其他方法 5.2.4 改进前后，干燥同量物量所耗时间的差异，要求不低于25% 5.3 实验设计 5.3.1 将物料装入两个盘内，放入箱内加热，每半个小时观察一次物料的干燥状况，观察物料慢慢变稠的过程，注意观察板结面的出现，记录这一时间。板结后，因为难以观察第二阶段的结束，每次观察时，敲击干燥箱，观察物料液面是否晃动，不动时记录这一时间。重复三次，记录起始、每阶段、结束时间，蒸汽的压力、温度、流量，物量干燥前后的重量。 5.3.2 每次装一个盘，记录真空度在0.04MPa，0.05MPa，0.06MPa，0.07MPa，0.08MPa，0.09MPa时，每一阶段完成的时间、耗汽量。总结得出每一阶段耗汽最少时对应的真空度。对于第二阶段的最佳真空度，在±0.01MPa内，使用PLC控制，分别设半小时

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真空干燥箱的量具读数与真空室里的玻棒温度表读数发生差别的缘由正常的电热真空干燥箱都采纳先加热真空室壁面、再由壁面临作件进行辐照加热的形式。正在这种形式下，控温量具的温度传感器能够安排正在真空露天壁。传感器能够同声承受对于流、传播、和辐照热。而在于真空室里的玻璃棒温度表只能承受辐照热，更因为玻璃棒黑度使不得够到达1，相等一全体辐照热被折光了，因而玻璃棒温度表体现的温度值就确定低于量具的温度读数。正常讲，200℃工况时量具的温度读数与玻璃棒温度表的读数两者相差30℃以内是畸形的。　　假如控温量具的温度传感器安排正在真空室内，玻璃棒温度表的温度值与量具的温度读数之间的差别能够恰当减少，但使不得够消弭，而真空室的密封牢靠性增多了一度能够不牢靠环节。假如从操作适用立场思忖不指望看到某个差别，能够采纳控温量具特部分显现改正性能处理。

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区分电热恒温鼓风干燥箱的品质是非　　从构造上综合，正常的电热恒温鼓风干燥箱壳子都是采纳热轧誊写钢版打造，然而从薄厚上将，差异却很大。因为真空干燥箱外面的真空条件，为预防空气压压坏箱内，其壳子薄厚要较鼓风干燥箱大些许，正常是取舍誊写钢版越厚品质越好，运用寿数也越长。为便于视察，正在干燥箱的箱门都设有玻璃窗，正常有钢化玻璃和镶嵌门上的一般玻璃。　　眼前国际干燥箱的保温材料主要是以纤维棉为主，多数采纳聚氨酯，上面谈谈两种材料的相反特性。从保温成效来讲，聚氨酯的耐温与绝热成效要好于纤维棉，正常聚氨酯能够使箱内内的高温正在大多少个时辰内维持稳固，不值一提的是，聚氨酯的高效绝热功能，可无效地预防箱内外温渡过高热伤操纵员。纤维棉材料的干燥箱正在高温时，只能靠温度控制器不停的控制与调理，维持箱体温度的稳固，那样大大增多了风机与控制器的任务强度，从而升高了干燥箱的运用寿数。再过去期保护来讲，因为聚氨酯是整个注塑到箱内内的，前期培修时尤其烦琐，培修前需求将聚氨酯全副掏进去，交好后再注塑出来。而纤维棉决不会这样费事，操作容易。最初从市面上讲，纤维棉的价钱无比廉价，且可满意大全体的保温请求，使用宽泛，咱们提议：纤维棉越细，薄厚越大，保温品质越高。干燥箱的密封正常都是采纳抗老化的硅橡胶，密封成效很好。正在重复加热功能上，风机的取舍至关主要，主要有外来和出口两种风机。

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