ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Первые промышленные установки для сушки лакокрасочных покрытий с помощью лучистой энергии были сооружены на ав­томобильных заводах, и с тех пор в автомобильной промышлен­ности инфракрасной сушке принадлежит основное место. Повы­силось качество окраски кузовов автомобилей и резко сократи­лось время сушки, что особенно важно в поточном /производстве: Здесь процессы окраски и сушки изделий должны протекать не­прерывно. (

Современные инфракрасные сушильные установки на автомо­бильных и других заводах представляют собой туннели, на внут­ренних поверхностях которых установлены светлые или темные излучатели. Сушка окрашенного автомобиля в таком туннеле длится всего примерно 10—15 мин. Камера оборудована приточ- но-вытяжной вентиляцией. Кузова автомобилей омываются по­током нагретого воздуха. Такое сочетание конвективного и ин­фракрасного методов сушки значительно экономит тепловую энергию.

Сушка эмали инфракрасными лучами происходит в камере при более низкой температуре внутреннего воздуха в ней, чем при конвективной сушке. Это позволяет избежать порчи при­боров, которые могут быть смонтированы до момента сушки по­крытия. Вместе с тем температура подложки достигает требуе­мых значений. Метод инфракрасного нагрева незаменим для сушки последнего наружного слоя лака на собранных автомо­билях. Инфракрасные лучи так быстро просушивают. отделоч­ный слой, что не успевают повредить нетеплостойкие детали.

Форма сечения рабочего пространства сушильной установки может быть приспособлена к форме поверхности автомобиля, и потому сушка происходит равномерно по всей ее площади. Кро­ме того, в этих сушилках можно ремонтировать покрытия на автомобильных кузовах, используя такие же эмали, какие при­менялись при первой окраске их, и производить сушку, не уда­ляя стекол, подушек и приборов. Для этих целей может быть ис­пользована и передвижная сушильная установка, имеющая фор — му дугообразного свода и оборудованная генераторами инфра­красных лучей, медленно перемещающаяся на резиновых шинах над автомобилем, высушивая лак на толькб что отремонтирован­ных местах. Светлые излучатели в этом случае незаменимы, бла­годаря безынерционному включению и выключению.

При сушке искусственных смоляных лаков взрывоопасность не так велика; для полного затвердевания пленки лака необхо­димо,, однако; нагревать ее до температуры 120—150° С. Исполь­зование инфракрасного излучения позволяет легко решить эту задачу. При этом удается достигнуть резкого сокращения вре­мени сушки, что является важнейшим фактором в современном поточном производстве. Сушка инфракрасными лучами мало применима для лаков, содержащих большое количество масла, так как одновременно с сушкой обычно протекает процесс окис* ления, который не может быть ускорен за счет нагрева.

Сушка нитролаков происходит в естественных условиях, так как растворитель испаряется уже при комнатной температуре’.

Сушка же синтетических и пентафталевых эмалей осущест­вляется при температуре 120—150° С.

От правильно выбранного режима сушки зависят механиче* ские и защитные свойства покрытий: твердость, стойкость к уда* ру, адгезия, эластичность, водостойкость и др.

До последнего времени широко использовались электрические инфракрасные сушильные установки. За последние годы начали применяться газовые инфракрасные сушильные установки. Вследствие того что газ является наиболее дешевым топливом, терморадиационные сушильные установки с газовым обогревом являются более рентабельными.

Тепловая энергия, затрачиваемая на высушивание единицы изделия в этих установках, обходится в среднем в 2—4 раза де­шевле, чем в сушилках с электроподогревом. Газовые инфра­красные установки для сушки лакокрасочных покрытий в основ­ном применяются двух типов: с темными и светлыми излуча­телями.

В установках с темными излучателями металлические па­нели нагреваются проходящими через них продуктами сгорания. При этом максимальная температура излучателя составляет 460° С. ‘

В установках со светлыми излучателями эксплуатируются беспламенные горелки инфракрасного излучения, которые обла­дают большей интенсивностью (плотностью) потока излучения.

На рис. 97, 98, 99, 100, 101 приведены графики, характеризую-, щие зависимость проницаемости лакокрасочных пленок от тем­пературы излучающего экрана и соответствующей ей длины вол­ны максимума излучения.

Из графиков видно, что все лакокрасочные покрытия облада­ют довольно высокой проницаемостью (70% и выше) в диапазо­не волн излучения длиной от 3,3 до 5 мк.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 97. Проницаемость сырой пленки мо — чевино-формальдегидного лака УВЛ-1 (тол­щина указана для высушенной пленки)

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рнс. 98. Проницаемость сырой пленки моче — вино-формальдегидиой эмали У-311 (белая)

1

6= 11т \б=гвм

Ь 6=40

К

Jf3 3,5 3,7, 3,9 , V «„3 %5 HStm

600 550 500 КО № 16 °С

Рис. 99. Проницаемость сухой пленки пента — фталевой эмали ПФ-71 (бежевая)

Температура пленки в процессе сушки при прочих равных условиях определяется оптическими (коэффициент поглощения), тепловыми (теплопроводность, теплоемкость, температуропро­водность) и физическими (вес, масса) свойствами окрашенного изделия. Исследования показали, что сушку лакокрасочных по-

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 100. Проницаемость сырой пленки мо — чевино-формальдегидной эмали У-417 (чер­ная)

Крытий можно осуществлять с температурой излучающего на­садка 800—900° С. Насадок излучает инфракрасные лучи в диа­пазоне 1,1—3 мк.

Te°c

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 101. Проницаемость сырой пленки метамино — алкидной эмали № 843 (бежевая, второе покрытие)

На рис. 102 приведена номограмма для определения опти­мальных параметров сушки некоторых лакокрасочных покрытий, нанесенных на стальной лист толщиной 0,8—1,2 мм при приме­нении газовых горелок типа КГ-3 и ГИИВ-1. По номограмме можно определить: зависимость температуры поверхности нагре­ва от разных расстояний до горелочных насадков; расстояние между осями горелок КГ-3 (12-плиточные) и ГИИВ-1 (10-пли — точные); расстояние горелок от нагреваемой поверхности и вре­мя сушки покрытия.

Рассмотрим примеры практического применения инфракрас­ных газовых излучателей для сушки лакокрасочных покрытий.

На рис. 103 представлена сушильная камера с горелками инфракрасного излучения, смонтированная на Московском трол­лейбусном ремонтном заводе. Проект газооборудования выпол­нен институтом Мосгазпроект по результатам лабораторных ис-

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

I

%

Гм Но 220

180 Т т

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

100 BOO 500 Too 300 200 Расстояние от излучателя да поверхности нагрева мм

500 600 700 SOO 900 1000 Расстояние между осями горелок,

Їм

Горизонтальная ось

Рис. 102. Номограмма для определения оптимальных параметров сушки лакокрасочных покрытий при применении газовых горелок инфракрасного излучения

А — 10-плиточная горелка типа ГИИВ-1, площадь излучателя 0,029 м2; б — 12- плиточиая горелка типа КГ-3, площадь излучателя 0,035 мг

Пытаний, проведенных в Академии коммунального, хозяйства им. К. Д. Памфилова. При определении расположения горелок при­менена номограмма (см. рис. 102). Сушильная установка пред­ставляет собой закрытую камеру, в которой по стенам, потолку и на воротах располагаются горелки инфракрасного излучения. Камера проходная, имеет закрывающиеся ворота. Для направ­ления и ориентации окрашенных поверхностей троллейбуса от­
носительно горелок в полу имеется колея, по которой переме­щаются колеса троллейбуса.

Всего в камере установлено 138 горелок инфракрасного из­лучения ГИИВ-1, объединенных в группы (всего 13 групп). Крайние группы к воротам имеют по 14 горелок (по 4 горелки расположены на воротах для облучения торцевых частей трол­лейбуса), остальные группы имеют по 10 горелок. Камера управ­ляется от автоматического пункта управления — щита управле-

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 103. Сушильная камера с горелками инфракрасного излучения для сушки троллейбусов

Ния, который расположен на расстоянии 5 ж от камеры. Расстоя­ние между осями горелок по вертикали 750 мм, по горизонтали 850 мм. Расстояние от насадка горелок до поверхности кузова троллейбуса 500 мм.

Для поддержания стабильного давления перед горелками га­зоснабжение камеры осуществлено от обособленного узла реду­цирования.

Для окраски троллейбусов применяются пентафталевые эма­ли марок, приведенных в номограмме (см. рис. 102).

В качестве растворителей в указанных эмалях применяются огнеопасные и взрывоопасные жидкости (уайт-спирит, скипидар, ксилол). По нормам безопасности необходимо, чтобы процентное содержание паров растворителя в камере было в 5 раз меньше, чем нижний предел взрываемости их. Установлено, что тридцати-

Кратный обмен воздуха полностью обеспечивает взрывобезопас — ность камеры.

Для поддержания требуемого теплового режима в камере воздухообмен принят 100 кратным, что еще более делает безопас­ным эксплуатацию камеры.

Схема приточно-вытяжной вентиляции сушильной камеры по­казана на рис. 104. Вентиляционная установка смонтирована на крыше камеры. Температура поступающего воздуха в камеру составляет 15—20° С. Система вентиляции имеет смесительную камеру, где холодный воздух, поступающий с улицы, смешива-

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 104. Схема приточно-вытяжной вентиляции сушиль­ной камеры

1 — приточный вентилятор; 2 — вытяжной вентилятор; 3 — смеси­тельная камера; 4 — шибер; 5 — место установки исполнительно­го механизма ИМ-2/120 м; 6 — заслонка ЗД

Ется с рециркуляционным. Нагнетание воздуха из смесительной в сушильную камеру осуществляется приточным вентилятором через металлические воздуховоды, заканчивающиеся в подполь­ных каналах с жалюзийными решетками. Удаление отработан­ного воздуха (содержащего продукты сгорания от горелок и пары растворителя) осуществляется через решетки в потолке камеры и систему металлических коробов.

Сушильная установка оборудована автоматикой безопасности и регулирования. Автоматика безопасности предусматривает: от­ключение подачи газа при падении давления газа ниже допу­стимой величины и выключении приточно-вытяжной вентиля­ции; последовательность розжига горелок и невозможность пус­ка газа в горелки без предварительного включения приточно — вытяжной вентиляции и электрического зажигания.

В качестве исполнительного прибора автоматики безопасно­сти применен предохранительно-запорный клапан с электромаг­нитной головкой. Минимальное давление газа контролируется предохранительно-запорным клапаном. Работа приточной венти­ляции контролируется реле потока воздуха РПВ, чувствитель­ный элемент которого установлен в трубопроводе за приточным вентилятором. Вытяжная вентиляция контролируется сигнализа­тором падения давления СПДК.

При нарушении нормальной работы приточно-вытяжной вен­тиляции электрическая цепь электромагнитной головки, уста­новленной на предохранительно-запорном клапане, размыкается и последний перекрывает подачу газа к горелкам камеры.

Зажигание горелок осуществляется от электрических спира­лей.

Автоматическое регулирование температуры воздуха, посту­пающего в камеру, осуществляется дроссельной заслонкой с электрическим исполнительным механизмом ИМ-2/120, связан­ным с электроконтактным термометром, датчик которого уста­новлен в трубопроводе приточного воздуха, и работающим в комплекте со ступенчатым преобразователем.

Эксплуатация радиационной установки с горелками инфра­красного излучения для сушки троллейбусов после окраски дает значительный экономический эффект по сравнению с ранее при­менявшейся конвективной сушкой.

При радиационной сушке горелками инфракрасного излуче­ния каждый слой покрытия сушится 15 мин вместо 4 ч, а все семь слоев покрытия за 1 ч 45 мин вместо 28 ч. Температура на поверхности кузова 80° С.

Внедрение радиационной сушки на заводе дает экономию газа в год 1 233 225 м3, а электроэнергии — 207 060 квт-ч.

Результаты технико-экономического расчета приведены в табл. 23.

Таблица 23

Технико-экоиомические показатели от внедрения радиационной сушки троллейбуса в руб.

Наименование

До внедрения

После внедрения

Годовой объем производства…………………………………

580

580

Затраты на сушку одного кузова троллейбуса

2,39

(газ, электроэнергия) …………………………………………….

26,22

Удельные капитальные затраты……………………………..

32,08

47

Экономический эффект…………………………………………

———-

12522,2

На заводе одной иностранной фирмы (США) установлена газовая сушильная печь непрерывного действия. Установка ис­пользуется для сушки защитного лакового покрытия механиче­
ских затяжек «молния». Сушильная печь двухъярусная; на каж­дом уровне установлено 12 горелок инфракрасного излучения, снабженных объемными керамическими сетками с теплопроизво — дительностью по 3000 ккал/ч. При сжигании смеси природного газа и воздуха керамика нагревается до температуры 870— 900° С. На расстоянии 75 мм от излучающей поверхности темпе­ратура изделий составляет 55—60° С. Время сушки на двух яру­сах 1 мин\ производительность 550 кг/ч; размеры 1,2X0,6X0,6 м. При­менение газовой сушильной печи поз­волило сократить время сушки, улуч­шить качество покрытия и сократить затраты на топливо в 4 раза.

Сушильная печь оборудована при­борами автоматики безопасности и ре­гулирования.

Сушка лакокрасочных материалов источниками темного излучения. На рис. 105 показана радиационная су­шильная камера с излучающими пане­лями, обогреваемым» газовыми горел­ками.

Излучающие панели (стальные, чу­гунные) позволяют изменять величину теплового потока от 2000 до 22 000 ккал1м2-ч за счет расхода газа. Сжигание газа производится в самих панелях с использованием инжекцион — ных горелок или в выносных топках.

Конструкция термоизлучателей, ра­ботающих на газообразном топливе, представляет собой герметическую сварную коробку из жаростойкой ста­ли толщиной 4 мм, поверхность кото­рой (панель) вогнута для лучшей пере­дачи тепла лучеиспусканием. Сечение коробки по ходу продуктов сгорания постепенно сужается, что улучшает условия теплопе­редачи.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 105. Радиационная газовая сушильная каме­ра с темными излучате­лями

Ї — короб для отсоса про­дуктов испарения; 2 — короб для отвода продуктов сгора­ния; 3—излучающая панель, ё — окрашенная деталь, под­вешенная к конвейеру; 5 — рециркуляционный ко­роб; 6 — газовая горелка

На внутренней стороне излучающей стенки (панели) прива­рены ребра, способствующие выравниванию температуры по вы­соте панели. Нижняя часть панели (до ребер) экранируется до­полнительными металлическими листами, чтобы предохранить стенки панели от действия высокой температуры продуктов сго­рания. Наружная поверхность коробки теплоизолирована двух­слойной изоляцией: высокотемпературной толщиной 30 мм, со­стоящей из смеси золонита (6 весовых частей), глиноземистого цемента (1 весовая часть) и низкотемпературной, состоящей из минеральной ваты толщиной 110 мм.

В нижнюю часть коробки вмонтированы газовые инжекцион — ные горелки.

Внутренняя излучающая поверхность камеры, образованная вогнутыми панелями, напоминает цилиндр, что обеспечивает сушку объемных деталей со сложной конфигурацией.

Изделия транспортируются через камеру подвесным конвейе­ром. В верхней части камеры (по всей ее длине) образована щель для прохода подвесок с изделиями; в нижней части уста­новлены панели и нагнетательный воздуховод.

Удаление продуктов сгорания газа из коробок (панелей) про­исходит через патрубки в верхней части, соединенные с общим газоотводным коробом.

В зависимости от требований, предъявляемых к сушке лако­красочных покрытий, и от характера самого покрытия применя­ют два способа использования отходящих продуктов горения газов: а) конвективный обогрев изделий непосредственно отходя­щими газами и б) конвективный обогрев изделий воздухом, на­гретым отходящими газами до необходимой температуры.

В первом случае отходящие газы с температурой около 500° С смешиваются с воздухом, поступающим для снижения их температуры до 100—150° С. Затем они отсасываются вентиля­тором и подаются в короб, расположенный в нижней части су­шильной камеры.

Во втором случае отходящие газы отсасываются из сборного газохода и поступают в рекуператор, где температура их сни­жается до 100—200° С.

Отдельный вентилятор засасывает воздух из цеха, направляет его в рекуператор, где он нагревается до необходимой темпера­туры и нагнетается в короб в нижней части сушильной камеры.

По торцам камеры предусмотрены зонтовые вытяжки, через которые отсасывают использованный горячий воздух, насыщен­ный парами растворителя. Вытяжку снабжают дефлектором или специальным вентилятором. Рекуператор, вентиляторы с приво­дами, воздуховоды и газоходы смонтированы на площадке опор­ной конструкции.

В сушильной камере предусмотрено автоматическое регули­рование температуры панелей в пределах 350—460° С путем из­менения подачи газа к горелкам.

На рис. 106 показан общий вид терморадиационной камеры с сжиганием газа в панелях (коробках) для сушки покрытий на мелких изделиях.

Камера предназначена для сушки лакокрасочных покрытий, нанесенных на детали, размеры которых в поперечном сечении по движению конвейера не превышают 600 мм.

Для облучения изделий применяют экраны темного излуче­ния (панели), нагреваемые газом. Предусмотрена рекуперация тепла отходящих газов для нагрева воздуха в трубчатом реку» ператоре. Воздух подается в нижнюю зону камеры, чтобы обес-

Рис. 106. Общий вид терморадиационной камеры с сжига­нием газа в панелях для сушки покрытий на мелких изде­лиях

А — общий вид; б — поперечный разрез 1 — излучающая панель: 2 — вытяжной зонт; 3 — вытяжной венти­лятор; 4 — газовые горелки; 5—сборный коллектор продуктов сгора­ния; 6 — короб подвода продуктов сгорания к рекуператору; 7 — ре­куператор трубчатый, 8 — вентилятор для отсоса и выброса продук­тов сгорания после рекуператора; 9 — вентилятор для подачн воз­духа через рекуператор в камеру; 10 — воздуховод к рекуператору; И — воздуховод от рекуператора к камере; 12 — распределитель го­рячего воздуха в камере; 13 — запальная горелка; 14 — дроссель-

Клапан

Печить более равномерный обогрев необлучаемой части поверх­ности узлов и деталей.

Корпус камеры сборный, состоит из шести’ секций, каждая из которых в свою очередь составляется из двух нагреватель­ных панелей.

Нагревательная панель представляет собой пустотелую свар­ную конструкцию из жаростойкой листовой стали. Перепад тем­ператур между нижней и верхней частями панели на ее излуча­ющей поверхности не превышает 40° С.

Горелки инжекционные. Трубчатый перфорированный на­садок горелки располагается внутри панели, в нижней ее части, а смеситель — за ее пределами.

Для подсоса вторичного воздуха в нижней части панели име­ется дверца, при помощи которой можно регулировать подачу воздуха.

Верхняя часть панели заканчивается фланцевыми патрубка­ми для отвода продуктов сгорания газа в сборный отсасы­вающий газоход с последующим направлением их в рекупе­ратор.

Тыльная поверхность панели и наружная сборных газохо­дов защищены двойным слоем термоизоляции.

В камере предусмотрено регулирование температуры па­нелей. Система регулирования включает: автоматически регу­лирующий самопишущий электронный потенциометр типа ПСР1-06; ступенчатый импульсный прерыватель СИП-01 и ис­полнительный механизм ИМ-2/120, перекрывающий заслонку на основном газоходе.

Датчиками температуры являются термопары, установлен­ные в панелях.

Контроль за работой горелок осуществляется световой и звуковой сигнализацией.

Температуру воздуха, выходящего из камеры в атмосферу, и воздуха, поступающего в камеру, измеряют термопарой с милливольтметром типа МПЩПр-54.

Газ на запальных горелках поджигают автоматически с по­мощью спиралей сопротивления.

Такие же панельные терморадиационные сушильные камеры разработаны для сушки различных объемных изделий (балло­нов, холодильников, стиральных машин и т. д.).

На рис. 107 показана принципиальная схема компактной высокопроизводительной терморадиационной сушильной каме­ры, установленной на Московском автозаводе им. Лихачева и предназначенной для сушки рам грузовых автомашин в верти­кальном положении. При температуре панелей 450° С темпера­турная неравномерность по высоте камеры не превышает не­скольких градусов. Продолжительность сушки составляет 8 мин Вместо 40 мин или 1 ч при конвективной сушке. Камера по­зволяет осуществлять высокий подогрев воздуха, так как через
подогреватель проходит рециркулирующий поток смеси горючих газов с воздухом, который повышает тепловую экономичность сушильной камеры.

На опыте работы данной Камеры можно рекомендовать для’ выравнивания температуры поверхности излучающей панели применять рециркуляцию отходящих продуктов сгорания. Для. этой цели может быть применена горелка специальной конст­рукции, изображенная на рис. 108.

Природный газ через газо­вое сопло поступает в инжек — ционный смеситель. Газовоз­душная смесь сгорает в шамот­ной туннели, вокруг которой имеется кольцевая щель. Через эту щель отработанные продук­ты горения подаются в камеру смешения, где горячие про­дукты горения разбавляются воздухом или отработанными газами из излучающих пане­лей до требуемой температу­ры. Замер температуры произ­водится в вытяжных патруб­ках панелей; температура со­ставляет примерно 470° С. Ко­жух горелки и камера сме­шения должны быть изго­товлены из жароупорной стали и изолированы слоем шлако­ваты.

Терморадиационные су­шильные камеры с сжиганием газа в выносных топках или в панелях нашли широкое при­менение в Советском Союзе.

В целях применения в про­мышленности сушки лакокра­сочных покрытий источниками темного излучения были произведены исследования физико-ме­ханических свойств лакокрасочных покрытий, высушенных этим методом.

Исследованию подверглись следующие лакокрасочные мате­риалы: а) грунты: № 138, свинцовосуриковый № 186, У-223; б) эмали: ПФ-64, ПФ-65, ПФ-57, У-311 и ФСХ-26; в) шпаклев­ки: ЛШ-1 и заполнитель на тяжелом шпате; г) лак 4С.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 107. Схема терморадиацион­ной сушильной камеры с рецир­куляцией дымовых газов внутри излучающих панелей

1 — рециркуляционный вентилятор;

2 —тог-.а: S — излучающие панели; 4 — рекуператор для подачи горячего воздуха в камеру; 5 — рекуператор для во~душных завес: 6 — вентилятор для горячего дутья: 7 — короб горячего дутья; 8 — цепь коивеПера; 9 — сушиль­ные изделия

Окраска производилась на металлических и деревянных об­разцах.

Физико-механические свойства определялись по следующим показателям: внешний вид; адгезия; твердость по маятнику; гибкость по шкале НИИЛКа; стойкость на удар; способность к шлифов? нию.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 108. Газовая горелка специальной конструкции для нагре­ва излучающих панелей продуктами горения газа, разбавлен­ными воздухом

/ — газовое сопло; 2 — воздух для горения; 3 — воздух для разбавле­ния; 4 — керамический туннель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — отвер­стие для зажигания и наблюдения за горением

Таблица 24

Результаты сравнительных испытаний сушки покрытий панелью темного излучения

СО

S

Режим сушки

О

С Л

Лакокрасочный материал

Ей

О к

А

IS 4> Ч С то X

Н

О

А> а я

К ч a

К 41 И

W н «

А."

« я

ЩЛ С я

ВЫСЫ-

В мин

О в

Л Н

А X О S

IrS oS Т Е

F — <\j ё*

Внешний _ внд

1*

1*

Н У ю ^ о >іО ^

СЙ СЙ

3-Я

« я О. Н

Н 4>

А ч as

X ffi

5 о.

К "

Та **

5

X CL те

(U ІЯ ю Я

Ej * ^

О-З

Сй m

F- so

P. S et ш

О

M X

Н 5

(J) 3 CQ

С >,

Грунт-138

25

25

ПО

110

3

0,57

2

50

То же

25

25

200

70

6

0,6

1

50

Грунт У-223

28

35

150

85

3

0,44

3

50

Лаковая шпак­

28

210

150

85

15

Левка ЛШ-1

Эмаль ПФ-65

50

25

100

110

3

0,3

1

50

Хорошо

То же 7

50

25

200

70

6

0,-36

1

50

Эмаль ПФ-64

50

22

100

ПО

5

0,4

1

50

Шли­

То же

50

22

200

70

10

0,27

1

59

Фуется

Эмаль ПФ-57

45

25

100

110

6

0,26

1

50

То же

45

25

200

70

12

0,3

1

50

Свинцово-сури-

40

ЗО

150

85

20

Ковый грунт

Эмаль У-ЗИ

30

ЗО

150

85

3

0,45

3

50

» У-417

30

ЗО

150

85

5

0,45

3

50

Таблица 25

Результаты сравнительных испытаний сушки лакокрасочных покрытий панелью темного излучения на деревянных образцах

Лакокрасочные материалы

Порода древесины и ее влаж­ность в %

Расстоя­ние образца от излуча­теля в мм

Время сушкн слоя в мин

Качество высушенного лакокрасочно­го покрытия (определения визуальные)

Грунт № 186

Сосна 7

200

6

Хорошее >

Эмаль ФСХ-26

» 7

200

15

(первый)

200

15

(второй)

»

Грунт № 138

» 7

200

10—15

»

150

.

Лаковая шпаклевка

» 7

200

10

(первый)

ЛШ-1

200

10

(второй)

>

Лак 4С

» 7

200

10

(первый)

»

200

10

(второй)

І

Грунт У-223

Пресскартон

200

10

»

Эмаль У-311

»

200

7

»

Лак 4С

Бук 10

200

10

(первый)

*

200

8

(второй)

»

Лак 4С, порозаполнитель

Дуб 11

200

10

(первый)

Мелкие

(три слоя)

15

Пузыри

300

(второй)

Хорошее

300

15

(третий)

>

Порозаполнитель

Бук 18

200

10

»

200

8

1

Лак 4С

» 18

200

10

Мелкие

10

Пузыри

200

То же

Груит 138

Сосна 14

200

10

I

Эмаль ПФ-65

» 14

200

10

Отдельные

Пузыри

Грунт 186

Бук 17

200

4

Хорошее

Грунт 186, эмаль ФСК-26

Сосна 14

250

7

>

250

10

»

Лак 4С

Бук 14

300

10

(первый)

I

300

15

»

1

Лак 4С

» 15

250

16

»

»

10

(второй)

»

Лак 4С

10

(третий)

»

» 24

250

10

Пузыри

.Грунт 486

Сосна 30

200

8

1

Испытание было проведено на деревянных и металлических (стальные пластины) образцах.

Данные замеров и сравнительных испытаний покрытий на стальных образцах приведены в табл. 24.

Из приведенной таблицы видно, что качество полученных пленок соответствует техническим требованиям.

Мочевино-формальдегидные и пентафталевые эмали, а так­же грунты № 138 и V-223 при терморадиационной сушке высы­хают в несколько раз быстрее, чем при конвективной сушке.

Эмали и грунты, а также шпаклевка лаковая ЛШ-1 с толщи­ной слоя не больше 200—250 мк, высушенные панелью темного излучения, имеют удовлетворительные показатели твердости, сопротивления удару и адгезии.

Цвет светлых тонов эмалей У-311, ПФ-57 и грунта У-223, высушенных терморадиацией, не изменяется, в то время как при конвективной сушке эти краски желтеют.

Сушка лакокрасочных покрытий на деревянных образцах (сосна, бук и дуб) размером 120X90X20 мм производилась при влажности древесины от 7 до 30%.

Покрытие образцов из пресскартона производилось грунтом № У-223 и эмалью № У-311, а сушка их осуществлялась при температуре излучателя 360° С. На расстоянии 200 мм от излу­чателя температура на поверхности образцов составила 80— 85° С, а на расстоянии 300 мм — 45—50° С. Результаты сушки приведены в табл. 25.

Одновременно были высушены покрытия лаком 4С на дета­лях внутреннего оборудования вагона (аптечка, рамки).

Продолжительность сушки каждой окрашенной стороны 20—25 мин, расстояние 250 мм. Качество сушки хорошее.

Из проведенной работы можно сделать вывод, что сушку лакокрасочных покрытий по дереву и пресскартону можно про­изводить панелями темного излучения при влажности не выше 13% —для сосны, 11% —для дуба и 15% —для бука.

Расстояние окрашенной поверхности от излучателя должно быть 200—300 мм.

Подготовка поверхности деталей и различных узлов под ок­раску при терморадиационном методе сушки не отличается от подготовительных операций при других методах сушки лакокра­сочных материалов.

Продолжительность высыхания пентафталевой эмали № 65 при различной толщине стальной детали и расстоянии ее от из­лучателя 100 мм приведена в табл. 26.

Таблица 26

Результаты испытаний сушки покрытий пентафталевой эмалью № 65 при различной толщине стальной детали

Время

Время охлажде­

Толщина

Высыхания

Ния детали

Детали

Лакокрасочно­

До нормальной

Примечание

В мм

Го покрытия в мин

Температуры в мин

2

3

8

5

4

25

10

20

8 12

40 50

Измерение производилось при тем­

30

17

68

Пературе помещения 22° С

40

23

80

50

30

92

При сушке толстостенных деталей следует учитывать, что деталь охлаждается постепенно и, следовательно, процесс высы — ч — хания заканчивается при охлаждении детали до нормальной температуры. Поэтому при сушке лакокрасочных покрытий на­грев толстостенной детали следует довести до требуемой тем­пературы, после чего она может быть вынута из сушильной камеры.

Деталь, обладая большой теплоемкостью, длительное время сохраняет тепло и обеспечивает ускоренный процесс сушки.

Продолжительность высыхания пентафталевой эмали № 65 при различном расстоянии детали от источника излучения при­ведена в табл. 27.

Таблица 27

Продолжительность высыхания пентафталевой эмали № 65 при различном расстоянии детали от источника темного излучения

Расстояние детали от источника в мм

Время высыхания покрытия в мин

100

3

200

6

300

10

400

18

500

36

Окрашенные детали, подвергающиеся терморадиационной сушке, не должны превышать высоту панели более чем на 50 мм. В этом случае необходимо следить за высотой подвесок кон­вейерного сушила.

Время движения конвейера при сушке окрашенных деталей различной толщины устанавливают опытным путем.

Конвейер должен иметь вариатор скорости и камеру при­нудительного охлаждения окрашенных деталей, чтобы не задер­живать последующих операций.

Опыт сушки шпаклевки ЛШ-1 терморадиационным методом показал, что толщина слоя не должна превышать 300 мк. При более толстом слое шпаклевка начинает вспучиваться.

Наибольшая производительность малярных работ достигает­ся при сочетании окраски изделий в электрическом поле и при сушке лакокрасочных покрытий источниками темного излучения.

Процессы окраски в электрическом поле и терморадиацион­ная сушка легко поддаются автоматизации, дают возможность значительно сократить расход окрасочных материалов и энергии, а также уменьшить потребность в производственных площадях.

Преимущества терморадиационной сушки перед конвектив­ной следующие: терморадиационная сушка сокращает продол­жительность процесса от 5 до 30 раз; конструкция панелей темного излучения очень проста в изготовлении и не требует

Больших капитальных затрат; применение панелей темного из­лучения не требует создания больших и громоздких сушильных камер, что значительно сокращает использование производст­венных площадей; панели темного излучения имеют очень ма­лую потерю тепла в окружающую среду и не требуют дополни­тельного тепла на нагрев стен камеры; удельный расход тепла на 1 м2 высушиваемого лакокрасочного покрытия значительно меньше, чем при конвективной сушке, и составляет от 430 до 1300 ккал/ч-м2 в зависимости от скорости высыхания лакокра­сочного материала.

Методика расчета терморадиационной сушильной установки

Основными параметрами режима терморадиационной сушки покрытий являются температура и продолжительность нагрева. Задаваясь одним из этих параметров, можно найти и другой по

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Рис. 109. Кривые для определения оптимальных режи­мов сушки покрытий меламиноалкидной эмалью МЛ-12-14

І—Є — кривые различных темпов иагрева; 7 — кривая заданной твердости 0,5; 8 — кривые сохранения цветового оттеика

Разработанным научно-исследовательским институтом техноло­гии лакокрасочных покрытий (НИИТЛП) графикам для лако­красочного материала различных марок. Пример такого графи­ка для меламиноалкидной эмали приведен на рис. 109. Для обеспечения необходимого качества лакокрасочного покрытия необходимо, чтобы пленка его за время сушки приобрела задан­ную твердость без изменения оттенка цвета. В приведенном гра­фике оптимальный режим сушки покрытия находится в пре­делах между соответствующими кривыми 7 и 8.

Задачей теплового расчета терморадиационных сушильной установки является определение мощности генератора лучистой энергии и его размеров, количества горелок для сушильных камер, размеров и расположения панельных излучателей в су­шильной камере. При проектировании радиационных сушильных установок большое значение имеет определение изменения тем­пературы изделий в процессе их облучения, так как кинетика прогрева определяет время их сушки. Эти расчеты позволяют получить максимальную температуру нагрева изделий, что так­же имеет очень важное значение. Для теплового расчета тер­морадиационных сушильных установок (кроме режима сушки) необходимо также знать физические свойства материала из­делия.

Расчет терморадиационной сушильной камеры производит­ся на основании следующих исходных данных:

А) вида высушиваемого лакокрасочного материала и уста­новленного технологического процесса режима его сушки;

Б) толщины пленки высушиваемого материала в мк;

В) твердости пленки после высушивания по маятникову при­бору;

Г) расхода лакокрасочного материала в кг/ч;

Д) количества испаряемого из пленки растворителя в кг/ч;

Е) размера окрашиваемой площади изделий в м2/ч;

Ж) материала изделия и толщины материала в мм;

З) размера облучаемой площади изделий в м2/ч;

И) веса изделий, проходящих через сушильную камеру, в Кг/ч;

К) шага навески технологических подвесок в м;

Л) скорости конвейера в м/мин;

М) веса конвейера с подвесками в кг/м;

Н) габаритных размеров высушиваемых изделий в м;

О) габаритых размеров сушильной камеры в м;

П) расстояния от излучателей до поверхности изделий в м;

Р) средней температуры в цехе в °С.

Прежде чем приступить к тепловому расчету, необходимо опытным путем на основании принятого режима сушки получить кривую изменения температуры изделий за время прохождения их в сушильной камере, а затем разбить ее длину на зоны с самостоятельным управлением. Количество зон в камере зави­сит от ее длины и характера кривой изменения температуры.

Далее задаются средней температурой воздуха по зонам. При этом в первой и в последней зонах температура воздуха должна быть ниже, чем в промежуточных (с учетом подсоса холодного воздуха через торцовые проемы камеры).

Тепловой баланс для любой зоны сушильной установки вы­ражается формулой

AE^x^CG^-f^a^-t^Sx.,

Где А— коэффициент поглощения инфракрасных лучей лако­красочным покрытием на изделии;

Et—плотность лучистого потока в каждой зоне в Ккал/м2- ч;

S0~ облучаемая поверхность изделия в м2/ч;

Xt — время нахождения изделий в каждой зоне в ч; С—удельная теплоемкость материала изделия в

Ккал/кг • град; G— вес высушиваемых изделий в кг/ч; I\—температура изделия, поступающего в зону, в °С; f.— температура изделия, выходящего из зоны, в °С; Tbi — температура воздуха в зоне в °С; а—общий коэффициент теплообмена с учетом конвек­ции и радиации в ккал/м2 — ч — град (практически а Принимается равным 15—20 ккал/м2 — ч — град); S— полная поверхность изделия в м2!ч.

В приведенной формуле индекс і обозначает параметры, от­носящиеся к зонам сушильной установки.

Плотность лучистого потока в каждой зоне определяется из уравнения теплового баланса:

CG { t\—t"A + а ( t. — (.) St.

Е, =—————- ——L] К 1———— ^—ккалм2 • ч,

ASaXi

Где t‘{— T". —абсолютная разность температур изделий на вхо­де и выходе каждой зоны.

Для зон сушильной камеры, где температура изделия, посту­пающего в зону и выходящего из нее одинаковая, плотность лучистого потока составит:

Е: = а(*’-*»’">5 ккалім*.Я. AS0

Количество затрачиваемого тепла в каждой зоне сушильной установки на нагрев изделий равно:

QHt = EtS0 К І ккал/ч,

Где Кі — отношение времени нахождения изделия в одной зоне к полному времени сушки изделия.

Полное количество тепла, идущего на нагрев изделий во всех зонах, составляет:

QH = <S0 S Е{ К І ккал.

І

Одновременно подсчитываются тепловые потери в процессе Сушки по следующим формулам.

1. Потери тепла через стенки сушильной установки в каждой зоне

Qi = KFt (Tcr. T4) ккал/ч,

Где К — коэффициент теплоотдачи в ккал/м2 • ч • град;

Ft — поверхность стенок, отдающих тепло в каждой зоне, в м2;

TCTi — температура стенок в зоне в °С; t4 — температура в цехе в °С. 2. Потери тепла на нагрев подвесок и движущейся части конвейера по всей камере

Q2 = CG (T2Tj ккал/ч,

Где С—теплоемкость металла подвесок и конвейера в Ккал/кг • град; G — вес подвесок и конвейера в кг/ч;

— начальная температура подвесок и конвейера в °С; T2—конечная температура металла подвесок и конвейера

В °С.

3. Потери тепла на нагрев краски и испарение растворителя

Q3 = CGn (T2 *C.K) + Gp г ккал/ч,

Где С — теплоемкость лакокрасочной пленки в ккал/кг — град; Ga— вес лакокрасочной пленки, приходящейся на часовую

Производительность сушилки, в кг; T2— конечная температура пленки в °С; tC K — температура сырой краски в °С; G9—вес растворителя, испаряемого в сушильной каме­ре, в кг/ч;

Г — теплота испарения растворителя в ккал/кг.

4. Потери тепла через торцовые проемы сушильной уста­новки

Qi = 3600 оШрС (<B. C — Tj ккал/ч,

Где V—средняя скорость воздуха в торцовом проеме в м/сек; B — ширина проема в м;

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Где H— высота проема в ж; 152

H — расстояние между нейтральной плоскостью, в которой скорость воздуха равна нулю, и нижней частью тор­цового проема в ж; б — коэффициент заполнения проема изделиями; р — плотность воздуха в кг/м3; С — теплоемкость воздуха в ккал/кг-град; ^в. с. ^ц — температура воздуха в сушильной камере и в цехе

В °С.

Расстояние между нейтральной плоскостью и нижней частью торцового проема определяется уравнением

7ц, Тс — абсолютные температуры воздуха в цехе и сушиль­ной камере в °К.

О = 2,2|/ /1(Гсг~Гц) м/сек.

Потери тепла через торцовый проем можно также опреде­лить и по формуле

Qi = qC (tB 1„) ккал/ч,

Где q— количество свежего воздуха, поступающего через от­крытый проем, в кг/сек; С — теплоемкость воздуха в ккал/кг • град; TB — температура воздуха внутри сушильной установки в °С;

TH — температура наружного воздуха в °С.

Количество воздуха, поступающего через проем, определяют по формуле

У (Fc+ Fa)* .

Где b—ширина проема в ж; Н — высота проема в ж; рн — плотность наружного воздуха в кг/м3; Рвн — плотность воздуха внутри камеры в кг/м3.

5. Одновременно следует провести расчет теплопотерь с воздухом, необходимым для создания безопасной концентрации паров растворителя в камере. 1

Эти потери определяются по формуле ^

Qs —— рС^в. с — *ц) ккал/ч,

Рр

Где Gp—количество удаляемого растворителя в кг/ч;

Рр—допустимая концентрация паров растворителя в Кг/м3. и

Из потерь тепла с уходящим воздухом Q4 и Q5 следует вы­брать наибольшее их значение при расчете сушильной уста­новки.

6. Если сушильная установка оборудована системой рецир­куляции с промежуточным подогревом воздуха, к теплопотерям следует добавить тепло, идущее на подогрев воздуха в калори­фере, т. е.:

Qe = £р. в РС (t2 Tx) ккал/ч,

Где Lp. B— количество рециркулируемого воздуха в мъ/ч; (T2 Ti)—разность температур воздуха на входе и выходе из калорифера в °С.

Т

Сумма всех тепловых потерь подсчитывается по формуле Q’ = (Qi + Q2 + Qs + Qi + Qs + Qs) К ккал/ч,

Где К — поправочный коэффициент, учитывающий потери тепла через неплотности стенок (/(=1,1 -^1,2).

Суммарную мощность генераторов инфракрасных лучей по­лучаем по формуле

ІУ= Qn + Qr е ккал/ч,

Где є— коэффициент запаса (е= 1,15-7-1,2);

Т]г — к. п.д. горелки инфракрасного излучения.

К. п.д. всей сушильной установки находим из формулы

Qn

Т]

Qn + Q’

Продолжительность сушки терморадиационным методом оп­ределяем по формуле

Х = \0а Нь Tc,

Где х— продолжительность сушки в мин;

Н — твердость пленки по маятникову прибору; T — температура нагрева пленки в °С; А, Ь, с — постоянные показатели степени, зависящие от типа лакокрасочного материала и толщины пленки.

Значения приведены в табл. 28.

В том случае когда толщина пленки покрытия отличается от приведенной в табл. 28 (но не более 60 мк), продолжитель­ность сушки определяется по формуле

Т^ЮAHbfl^ V 20

Где б — толщина пленки в мк;

Ф — показатель степени; для синтетических материалов Ф~0,5; для синтетических материалов, содержащих в значительной степени масла, ф«*0,7.

Если нужно произвести сушку лакокрасочного покрытия на изделиях сложной конструкции (без изменения цвета покры­тия), устанавливают допускаемую неравномерность нагрева пленки.

Неравномерность нагрева пленки должна быть также учте­на, когда в одной и той же сушильной установке при одном и том же режиме осуществляется одновременная сушка раз­личных лакокрасочных покрытий.

Таблица 28

Значения величин а, Ь, с, т и п для некоторых лакокрасочных материалов при расчете режимов сушки терморадиационным методом

<0

Значения величин, харак­

Значения величин,

Харак-

Теризующих твердение

Теризующих изменение

Материал

Зяк

Покрытия

Оттенка цвета

Нею

А

Ь

С

Цвет пленки

Т

П

, Эмаль МЛ-12

20

11,21

1,53

—4,57

Изумруд­ный

28,3

—12,5

То же

20

11,21

1,53

—4,57

Бирюзовый

21,47

—9,38

D

20

11,21

1,53

—4,57

Голубой

14,16

—6,07

»

20 •

11,21

1,53

—4,57

Серый

15,9

—6,08

Эмаль МЛ-111

20

7,17

1,67

—2,68

Эмаль МЛ-25

30

8,93

___

—3,75

___

(твердость 0,75)

Эмаль ПФ-133

20

6,13

0,72

—2,2

Зеленый

8,1

—3,8

» ПР-133

20

6,13

0,72

-2,2

Красно-ко­ричневый

17,9

—7,82

»’ ПФ-133

20

6,13

•0,72

—2,2

Серый

11,5

—4,8

» № 1425

20

5,21

___

—1,97

>

11,5

—4,85

(твердость 0,2)

Эмаль № 2062

20

5,13

—2,02

»

11,9

—5

(твердость 0,2)

Эмаль № 300

20

6,46

___

—2,53

(твердость 0,3)

Эмаль ПФ-115

20

9,58

___

—4,11

Серый

12,5

—5,8

» ПФ-28

20

7,04

—2,72

Черный

5,75

—2,5

» ПФ-223

20

6,75

___

—2,08

■ —

(бывш. А-9Ф)

Эмаль ПФ-223

20

7,08

___

—2,77

___

____

(бывш. А-12Ф)

Эмаль ЭП-74Т

20

6,09

___

—2,34

Серый

9,5

—4

(твердость 0,55)

Эмаль ЭП-92

30

13,4

0,9

—6,25

» ЭП-51

20

10,8

1,28

—4,58

Белый

20,23

—8,7

» МЧ-13

20

8,61

0,73

—3,53

Голубой

14

—5,9

» У-311

20

8,61

0,73

—3,53

Белый

___

» ПЭ-126

20

6,7

2,8

—2,32

___

» ПЭ-127

20

2,7

9,06

—11,16

Эмаль КФ-19г

20

6,44

—2,82

—_

(твердость 0,15)

| Эмаль КФ-19М

20 .

5,55

—2,18

Серо-го-

9,6

-4,1

(твердость 0,15)

Лубой

Эмаль ПФ-223

20

6,86

___

—2,56

(твердость 0,2)

Эмаль ЗИС-13

30

11,27

2,03

-4,2

» ВЛ-515

20

3,84

0,8

—1,3

» К-2

20

5,44

—1,66

(твердость 0,6)

Лак ФГ-9

30

4,04

___

— 1,27

___

» № 170

20

8,04

—3,8

(твердость 0,1)

Грунт АЛГ-І4

20

7,5

1,46

—2,78

> л » j м -и ї t -4W » І. >’ f "> Ч \ \

. ч. . ■ ■ • — V — .-V ■ — s. ■.■■/•• .

/

Продолжение Табл. 28

Материал

Толщина пленки в мк

Значения величии, харак­теризующих твердение покрытия

Значения величии, характе­ризующих, изменение оттеика цвета

А

Ь

С

Цвет пленки

Т.

Я

Грунт 138

20

6,71

0,36

—2,41

_

» ФЛ-ОЗК

20

8,28

0,67

—3,2

» ЭП-00Т

20

7,62

0,71

—2,85

Серо-дикая масля­

30

0,75

1,82

—2,31

Ная краска

Серо-голубая ма­

30

9,11

2,24

—2,76

Сляная грунтовка

Допустимая неравномерность нагрева покрытия для данной температуры сушки, при которой сохраняется внешний вид пленки, определяется по формуле

10"-M я" F—c

Где К — коэффициент максимально допустимой неравномер­ности нагрева покрытия.

В случае одновременной сушки различных лакокрасочных покрытий а, Ъ и с принимают по лакокрасочному материалу, имеющему наибольшую продолжительность сушки, а значения величин M и п — по наиболее термочувствительному лакокра­сочному материалу.

Чем ближе по значению К к единице, тем более высокую равномерность нагрева необходимо достигнуть для. получения качественного покрытия.

Например, если температура сушки покрытия эмалью при­нята равной 130° С, а максимально допускаемое значение ко­эффициента неравномерности нагрева соответствует 1,05, то предельная температура нагрева детали равна

<д= 130-1,05 = 136,5° С.

МЛ-12-14 12

0,5 840 420

6000 200

В качестве примера приводится расчет конвейерной термо­радиационной сушильной камеры для сушки кабин грузового автомобиля.

Для расчета приняты следующие основные данные

Лакокрасочный материал ………………………………………………..

Время сушки в мин…………………………………………………………………………………………..

Твердость пленки по маятникову прибору . Окрашиваемая поверхность в ‘М2/ч…. Облучаемая поверхность трех зон в м2/ч. Вес изделий, проходящих через сушильную камеру,

В, кг/ч……………………………………………………………

Вес одной кабины в кг….-.,..,.,

TOC \o "1-3" \h \z Шаг по подвескам изделий в м ……. . 2,8

Расход лакокрасочного материала в кг/ч……………………. 150

Материал изделия (сталь листовая) толщиной в мм 1,2

Скорость конвейера в м/мин……………………………………….. 1,4

Вес 1 пог. м конвейера в кг…………………………………………… 12

Температура в цехе в °С……………………………………………… 25

Габаритные размеры сушильной камеры (длинах

ХширинаХвысота) в м…………………………………………….. 16,8X3X3,4

Тепловой расчет установки начинается с подбора режима сушки покрытия согласно графику, приведенному на рис. 109. Задаваясь временем сушки 12 мин, но кривым выбирается мак­симальная температура нагрева изделия 150° С. Для расчета вся сушильная установка разбивается на три равные зоны с таким расчетом, чтобы максимальная интенсивность облуче­ния приходилась на первую зону, что обеспечивает быстрый на­грев изделий до заданной температуры в этой зоне (термоудар).

Расчет камеры производится по зонам на основании дан­ных, приведенных в табл. 29.

Таблица 29 Расчетные даииые сушильной камеры по зонам сушки


Параметры

Температура изделия, поступающего в зо­ну, в

Температура изделия, выходящего из зоны,

В °С……………………………………………………………………..

Температура воздуха в °С………………………………..

Средняя температура изделия в зоне в °С Время нахождения изделия в зоне в мин Теплоемкость изделия в ккал/кг • град. . Облучаемая поверхность за 1 ч… . Отношение времени сушки в каждой зоне к общему времени сушки

Зоны

1

II

III

25

150

150

150

150

110

60

120

110

85

150

130

4

4

4

0,12

0,12

0,12

140

140

140

1:3

1:3

1:3

Плотность лучистого потока первой зоны рассчитывается по формуле

‘6000-0,12(150—25) 60

+ 20(85 — 60) 840

:4958 ккал\мг-я.

Плотность лучистого потока второй зоны, в которой темпе­ратура изделия на входе и выходе не меняется, подсчитывается по формуле

Г, F20 (150— 120) 840 , ,, „ , „ Е,, = —і—— ‘- =1410 ккал м2-ч.

0,85-420

11 П ОК Л on ‘

Плотность лучистого потока третьей зоны по формуле

6000-0,12(150— 1.10)60 ————— 1—— -— + 20(130— 110)840

£,тт =——————————————————————- ~2150 Ккалім2-я.

111 0,85-420

Тепло, затраченное на нагрев кабин Qn в каждой зоне, составляет:

QnI = 4958-140 — = 231 370 ккал/ч;

З

QnII = 1410-140—= 65 330 » ;

З

QnIII = 2150-140— = 100330 » .

З

Полное количество тепла по всем зонам составляет: Qn = 231 370 + 65 330 + 100330 = 397 030 ккал/ч.

Подсчет потерь в сушильной камере.

1. Подсчитаваются потери тепла в окружающую среду через стенки камеры.

Теплоотдающая поверхность стенок камеры равна:

F = 2-3,4-16,8 + 2-3-16,8 = 215 ж2.

Температура наружных стенок и крыши ^ст=40°С; темпера­тура воздуха в цехе 25° С

Qx = 1-215(40 — 25) = 3225 ккал/ч,.

2. Определяем потери тепла на нагрев подвесок и конвейе­ра Q2.

Вес одной подвески равен 10 кг. За 1 ч через камеру про­ходит 30 подвесок общим весом 300 кг.

Вес 1 м конвейера составляет 12 кг. За 1 ч через камеру проходит 84 м конвейера общим весом.

G" = 12-84= 1008 кг/ч-, G = G‘ + G" = 300 + 1008 = 1308 кг/ч.

Начальная температура подвесок и конвейера /і=25°С, ко­нечная ^=110°С, откуда

Q2=0,12-1308(110 — 25) = 13300 ккал/ч.

3. Потери тепла на нагрев краски и испарение растворителя Q3 подсчитываются исходя из принятых в задании условий, а также следующих данных:

Gp — вес испаряемого из пленки растворителя 30 кг/ч; г — теплота испарения растворителя 90 ккал/кг; С — теплоемкость пленки 0,5 ккал/кг • град.

Таким образом,

Qs = 0.5-150(110 — 25) + ЗО-90 = 9090 ккал/ч.

4. Потери тепла с воздухом, входящим через открытый про­ем, подсчитываются по формуле

Где

Q—количество воздуха, входящего через открытый проем, в кг/сек\

С — теплоемкость воздуха (С=*=0,24 ккал/кг-град); 6—коэффициент, учитывающий заполнение проема и рав­ный 0,3;

TB — средняя температура воздуха внутри камеры, равная 120° С;

TH — температура наружного воздуха, равная 25° С.

В данном случае принимается ширина проема Ь=2,5 м; вы­сота проема #=2,8 м; плотность наружного воздуха р„ = = 1,15 кг/м3; плотность воздуха внутри камеры рвн=0,87 кг/м3. Тогда

Q = 1,92-2,5-/"2^""-. f 0.15-0,87) 1,15-0,^7 = 4 2l кг/сек; У (уЛ0Л7 + >/"ТЇ5—) Q = 4,21-3600 = 15150 кг/ч. Для’одного проема

Q4= 15150-0,24-0,3(120 — 25)= 103000 ккал/ч-,

Для двух проемов потери тепла с воздухом составят: 103000-2 = 206 000 ккал/ч.

Потери тепла, уходящего с воздухом, необходимым для соз­дания безопасной концентрации паров растворителя, меньше потерь с воздухом, входящим через торцовые проемы, и в рас­чет не принимаются. Сумма всех тепловых потерь составляет:

Q’ = (3225 + 13 300 + 9090 + 206 000) 1,2 ss 278 000 ккал/ч.

Необходимая суммарная мощность горелок инфракрасного излучения определяется по формуле

„ 397 030 + 278 000 , 1С, ,

N =——————————————— 1,15^ 1 464700 ккал ч;

0,53 ‘ ‘

К. п. д. всей сушильной установки определяется по формуле

397 030 _ n X

Ті =———————————————————— ^ 0,59.

1 397 030 + 278 000

В заключении следует отметить, что независимо от выполне­ния теплового расчета терморадиационной сушильной установ­ки разработке проекта должно предшествовать лабораторное исследование процесса сушки конкретного изделия в условиях, близких к производственным. Данные этих исследований долж­ны быть положены в основу проектно-конструкторской разра­ботки сушильной установки.

3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

Сушка древесины инфракрасными лучами имеет свои спе­цифические особенности.

Дерево представляет материал, обладающий малой тепло — ороводностью. Поэтому облучать его поверхность при сушке

Следует равномерно с двух сторон:

На рис. 110 приведен график распределения тем­ператур по толщине дубовой доски, облучаемой с одной стороны с интенсивностью 1,24 квт/м2. Одновременно эта доска обдувалась воз­духом с температурой 46° С. Начальная температура со­ставляла 31° С. Из кривых видно, что с первых минут облучения температура на наружной стороне доски быстро повышалась, а в среднем ее сечении остава­лась первоначальной, т. е. ЗГС. На противоположной стороне доски температура повышалась за счет конвек­тивного теплообмена с воз­духом.

Неравномерность сушки приводит к короблению древесины и образованию на ней трещин.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ СУШКИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИИ

Расстояние от поверхности В ш

Рис. 110. Распределение температуры в дубовой доске толщиной ■ 19 мм

Весьма положительно на сушку древесины влияет коротко­волновое инфракрасное излучение. Известно, что глубина прони­кания коротковолнового инфракрасного излучения в твердую древесину (вишня, грецкий орех, груша) составляет до 1 мм, А в мягкую (сосна, пихта, ель) доходит до 7 мм. Чтобы избе­жать деформацию древесины, ее не следует подвергать длитель­ному непрерывному и интенсивному излучению, лучше обеспе­чить постепенное выравнивание температуры и влажности по сечению данного изделия.

Заслуживает внимания прерывистая сушка. При этом во время облучения вода находящаяся на поверхности быстро ис­паряется. Во время перерыва между периодами облучения вода изнутри древесины поступает к ее внешней поверхности.

Такая технология сушки уменьшает расход топлива. Инфра­красное облучение можно применять и для склейки деревянных деталей. На высушенную инфракрасным излучением поверх­ность древесины наносят слой клея, который проникает в осво­бодившиеся от влаги поры и хорошо пропитывает поверхность, Что в конечном счете обеспечивает прочное и плотное склеи­вание.

Известно также применение инфракрасного излучения для сушки древесных опилок. Эффект сушки здесь повышается за счет постоянного перемешивания опилок и двухстороннего их облучения.

В описанных выше примерах использовались электрические инфракрасные излучатели. Очевидно, для этих же целей с боль­шим экономическим эффектом могут применяться газовые ин­фракрасные излучатели.

Институтом Ленгипроинжпроект проведена эксперименталь­ная работа по сушке деревянных ящиков газовыми инфра­красными излучателями. Для эксперимента была построена сушильная камера с установкой на боковых стенах газовых горелок инфракрасного излучения типа КГ-3. Процесс сушки деревянных ящиков после мойки осуществлялся в течение 3 мин.

На основании экспериментальных данных на Ленинградском хлебозаводе № 14 запроектировано конвейерное сушило деревян­ных ящиков.

На одном из саратовских комбинатов по проекту института Гипрониигаз смонтирована установка с газовыми горелками ин­фракрасного излучения для сушки бочек. Замена конвективной сушки на радиационную позволила повысить качество сушки. Установка позволяет за 8—10 мин сушить одновременно четы­ре бочки. ;

Ваш отзыв

Рубрика: ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *