关于提高烘干效率的思考

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1、万方数据●————————-——————————、专题论坛l·烘干效率·关于提高烘干效率的思考孙铭袁定福伍涛(中国工程物理研究院工学院，四川绵阳，621900)摘要：以造纸成本研究为出发点，重点讨论了纸张烘干工艺生产成本的组成，并就提高烘干效率对烘缸的内部结构提出了改进意见，供同行技术人员参考。关键词：烘缸；烘干效率；成本组成中图分类号：TS734文献标识码：A文章编号：0254—508x(2004)H．0055-03当前乃至今后一段时期普通造纸行业的竞争主要体搿耋I波芋缝獬主柔强篡五高级工程师，硕士；多年少忏l蚺腆个’疋q。土’

2、止业从事科研生产和高等教育普遍关注的问题。从制浆到工作，曾多次直接参与造成纸的整个工艺流程中，要纸厂的设备技术改造和安经过多个工序环节，每个环装调试工作。节都影响产品的成本。因此，必须科学细致地研究每一个环节，充分挖掘其降低成本的可能性，特别是主要工序。这里仅就烘干工序进行分析。烘干工序成本构成要素主要有蒸汽用量、纸机的耗电量和工人的劳动成本等。烘干时的蒸汽消耗又由2部分组成，即：用于烘干纸张的有效消耗和由烘缸两端的非工作段和蒸汽传输过程造成的无效消耗。无效消耗会因纸机及其环境配置的不同而有所变化，但无一例外地在烘干蒸汽总耗量中占

3、有很大的比例，而且在目前技术条件下是无法避免的。如果提高有效烘干效率，即提高单位时间的产量，就可以有效地降低无效消耗比例，同时耗电量和劳动成本也会随之相对降低。在烘干工艺流程中烘缸是关键部件，它不但成本高，还决定干燥成本的高低，所以烘缸是用户应关注的焦点。这里就如何提高烘缸的传热效率提出一点见解。1影响烘缸传热效率的因素为了使问题简化，这里将傅立叶传热定律拟比成电学的欧姆定律形式：R=西AT(1)《中国造纸》2004年第23卷第11期式中，R为总热阻，△r为烘缸表面与烘缸内部的温度差(咒一r1)，Q1为烘缸内部向烘缸表面传导的热量

4、，即烘干纸所需热量。烘缸的烘干效率为：Ql⋯叩2百2丽，u，式中，Q为烘干总热量，Q2无效消耗损失的热量。在蒸汽温度不变的情况下，Q2也基本不变。因此，提高p】就可以提高烘干效率。由式(1)可知，要提高产量，必须增大p1。假设△r不变，那么，提高烘干产量(提高烘干效率)的问题就归结为如何降低总热阻JR的问题了。烘缸的传热过程大体为：蒸汽热量一冷凝水层—一水垢层一烘缸壁一纸页不失一般性假设热传递为稳态传递过程，即不同介质间的接触表面温度相等，则各介质层的热阻分别为：Rt=南；Rz=南；Rs=南式中，艿】、艿2、如分别为冷凝水层、水垢

5、层和烘缸壁的厚度，A】、A2、A，为各层相应的导热率，A为烘缸内表面积。于是烘缸的总热阻为：R”：R。+R。+R，：去(鲁+囊+囊)(3)实际应用中，冷凝水层厚度艿．会随着烘缸转速的变化而变化。一般在正常排水的情况下，转速越高，水层的厚度就越均匀。考虑问题的出发点是提高产量，因此，在这里只考虑高速情况；水垢层厚度岛随着使用时间的延长会越来越厚，从而导致传热收稿日期：2004．04—26·55·万方数据／————————————————————_．1专题论坛效率降低。另外，由于烘缸的中间工作段与两头非工作段的热阻相同，因此必然导致烘

6、缸在工作时温度分布呈现非均匀性。结垢层分布和缸内积水流动方式也同样影响温度的均匀性。2改进措施根据上述分析，同时考虑到不影响纸机的结构尺寸和便于制造，可将烘缸内表面结构改变如下：(1)在烘缸内表面均布螺旋齿(见图1)；(2)在烘缸内表面两端开回水环形槽(见图2)；左回水槽．伊冷。毽乡‘图1烘缸横剖面图螺旋齿右回水槽图2内螺旋齿和回水槽分布图(3)各相间齿槽底面分别向两端倾斜，即一个齿槽底面向左端倾斜，则下一个底面向右端倾斜(见图3)。本结构要求采用旋转式虹吸装置。齑套图3相间齿槽剖面图3改进后烘缸的特点3．1内部受热面增大在保证烘

7、缸总质量不变和承受蒸汽压力不降低的情况下，可轻易地使内表面积增大1倍。若粗略地假设烘缸平均壁厚也不变，并将烘缸局部壁厚减少因·56·素、螺旋齿两侧面的热阻并联因素和局部壁厚增加因素考虑在内，仍保持热阻R．表达式的形式不变，可求得等效面积A+。如果取得特定的截面几何形状和尺寸，能使A+=2A，则总热阻变化如下：R：去旧+各瓦83)_扣(4)即总热阻减少了1／2。理论证明这种截面形状是存在的。3．2烘缸的工作状态烘缸的工作状态分为临界转速(离心力与重力平衡的转速)以下及临界转速以上2种情况。(1)当烘缸转速小于临界转速时，内齿对凝水层

8、有显著的搅动作用，因而使凝水层被搅散，水花在烘缸内部持续飞溅，将烘缸中央的蒸汽热量迅速带到烘缸壁上，使凝水温度升高至接近蒸汽温度，将原来以稳定传热为主的工作方式变为以强迫对流为主的工作方式，凝水层的热阻演变成了对流换热边界热阻。即：。艿l搅动1确2