節能型均溫加熱塑料乾燥機及節能方法與流程
2023-06-14 19:06:52
本發明屬於乾燥機節能領域，具體涉及一種節能型均溫加熱塑料乾燥機及節能方法。
背景技術：
乾燥脫水是塑料加工的關鍵工藝流程之一，對於塑料生產的品質具有重要影響。為了實現物料的乾燥過程，傳統一般乾燥系統通過電熱管加熱風機輸送的空氣達到乾燥溫度隨後進入乾燥箱進行乾燥。然而，傳統一般乾燥系統存在的主要問題在於能耗太高，通常情況下能量利用率僅為50％左右，甚至更低，存在巨大的節能空間。針對能耗高問題，中國專利CN 201410747026.2和中國專利CN 201520396233.8分別公開了一種利用乾燥箱尾部餘熱的節能型乾燥系統，提高了系統的能量利用率。該方法屬於通過對乾燥系統能量梯級利用實現節能的目的，但並沒有從根本上解決傳統乾燥系統電熱管加熱效率低下導致的能量利用率低的本質問題。
針對電熱管加熱換熱效率低的問題，中國專利CN 03121880.6摒棄了傳統的電熱管加熱，提出一種電磁加熱方法來實現對物料進行加熱的進而提高加熱效率的目的。中國專利CN 201010106224.2提出一種超導加熱器來提高加熱換熱效率。然而，電磁加熱和超導加熱與傳統的電熱管加熱相比，存在成本較高等問題。
因此，如何提高傳統電加熱管換熱效率和換熱效果，從提高加熱段的換熱效率減小散熱損失這一本質上去提高塑料乾燥系統的能量利用率，也是塑料乾燥系統節能改造的重要方向。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服上述不足，提出一種節能型快速均溫加熱式塑料乾燥機及節能方法。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
節能型均溫加熱塑料乾燥機包括風機、導風管、翅片加熱器、溫度傳感器、整流器、乾燥箱主體、保溫層、過濾器、排氣口、出料口和控制箱；風機通過導風管和乾燥箱主體熱風入口順次連接；導風管的入口段裝有翅片加熱器，翅片加熱器與導風管同軸相連；導風管的中段管內裝有整流器，導風管末端內部布置有溫度傳感器，風機、翅片加熱器、溫度傳感器分別與控制箱相連；乾燥 箱主體上部設有排氣口，下部設有出料口，排氣口中設置過濾器；導風管、乾燥箱主體外均敷設有保溫層。
翅片加熱器包括安裝孔、加熱管和翅片管，其中加熱管和翅片管在安裝孔處通過脹接而成。翅片管包括翅片管本體、外翅片和內翅片結構，翅片管本體外部環繞布設有多條外翅片，翅片管本體內部設有若干個空腔，空腔內環繞布設有多條內翅片，外翅片與導風管之間的間隙、以及內翅片夾持形成的空隙均構成流道。
所述的控制箱中包括相連的主控制板和繼電開關。
所述的翅片加熱器和導風管的當量直徑比D1/D2＝0.6～0.95。
本發明的另一目的在於提供一種使用所述節能型均溫加熱塑料乾燥機的節能方法，步驟如下：風機引入的低溫空氣經翅片加熱器加熱到設定溫度後通過導風管和整流器流入乾燥箱主體進行乾燥；由於翅片加熱器的翅片管的強化換熱效果，使得加熱管的將空氣加熱到相同溫度所需要的溫差降低，減小了加熱功率，實現了第一步節能目的；翅片管提高了加熱的均溫性，再通過整流器整流混合，避免了局部邊緣升溫不夠導致的無效加熱，提高了加熱的有效性，實現了第二步節能目的；當溫度傳感器測得乾燥箱主體的溫度達到設定溫度上限，控制板內主控制板通過繼電開關斷開加熱電路，停止翅片加熱器繼續升溫加熱，僅靠翅片加熱器自身的餘熱維持換熱溫度，當乾燥箱主體的溫度達到設定溫度達到下限時，重新開啟加熱電路加熱，一方面避免了溫度過高對乾燥箱主體烘料的破壞，另一方面也減少了繼續加熱帶來的功耗損失，達到了第三步節能的目的；導風管、乾燥箱主體外的保溫層阻止高溫部分的散熱損失，實現了第四步節能的目的。
本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：
(1)本發明通過翅片加熱器解決了傳統電熱管由於換熱面不足而導致截面空氣溫度加熱不均的問題，提高了均溫性的同時，降低了加熱管的溫度，減少了截面部分無效加熱，提高了加熱換熱效率和減小了換熱管的散熱損失。
(2)通過採用溫度傳感器、繼電開關等一系列裝置，將進入乾燥箱空氣溫度反饋給控制箱，對控制箱中加熱電路進行智能調節，從而達到節能效果。
(3)本發明通過在加熱段出口管中採用整流裝置，實現了熱流體溫度的均勻混合，實現了進入乾燥箱空氣的均溫性，並為傳感器溫度的採集提供更準確的信號，達到節能效果。
附圖說明
圖1是節能型快速均溫加熱式塑料乾燥機整體結構示意圖；
圖2是加熱段軸向截面示意圖；
圖3是加熱段A-A截面徑向截面示意圖；
圖4是節能型快速均溫加熱式塑料乾燥機的節能方法示意圖；
圖中：風機1、導風管2、翅片加熱器3、溫度傳感器4、整流器5、乾燥箱主體6、保溫層7、過濾器8、排氣口9、出料口10、控制箱11、安裝孔12、加熱管13、翅片管14、翅片管本體15、外翅片16和內翅片17、流道18、控制板19和繼電開關20。
具體實施方式
如圖1-4所示，一種節能型均溫加熱塑料乾燥機，包括風機1、導風管2、翅片加熱器3、溫度傳感器4、整流器5、乾燥箱主體6、保溫層7、過濾器8、排氣口9、出料口10、控制箱11；風機1與導風管2和乾燥箱主體6熱風入口順次連接；導風管2的入口段裝有翅片加熱器3，翅片加熱器3與導風管2同軸相連；導風管2的中段裝有整流器5，導風管2末端內部布置有溫度傳感器4，風機1、翅片加熱器3、溫度傳感器4分別與控制箱11相連；乾燥箱主體6上部設有排氣口9，下部設有出料口10，排氣口9中設置過濾器8；導風管2、乾燥箱主體6外均敷設有保溫層7。
翅片加熱器3包括安裝孔12、加熱管13和翅片管14，其中加熱管13和翅片管14在安裝孔12處通過脹接而成。翅片管14包括翅片管本體15、外翅片16和內翅片17結構，翅片管本體15外部環繞布設有多條外翅片16，基本環繞滿本體四周。本體內部設有若干個與本體外部上下連通的空腔(本實施例中為2個)，空腔內徑向環繞布設有多條內翅片17。外翅片16與導風管2之間的間隙、以及內翅片夾持形成的空隙均構成了風機引入風的流道18。
控制箱11中包括相連的主控制板19和繼電開關20，主控制板19通過繼電開關17斷開加熱電路。
所述的翅片加熱器3和導風管2的當量直徑比D1/D2＝0.6～0.95。
一種使用所述節能型均溫加熱塑料乾燥機的節能方法，步驟如下：風機1引入的低溫空氣經翅片加熱器3加熱到設定溫度後通過導風管2和整流器5流入乾燥箱主體6進行乾燥；由於翅片加熱器3的翅片管14的強化換熱效果，使得加熱管13的將空氣加熱到相同溫度所需要的溫差降低，減小了加熱功率，實現了第一步節能目的；此外，翅片管14的引入提高了加熱的均溫性，在通過整流器5整流混合，避免了局部邊緣升溫不夠導致的無效加熱，提高了加熱的有效性，實現了第二步節能目的；當溫度傳感器4測得乾燥箱主體6的溫度達到設定溫度上限，控制板11內主控制板19通過繼電開關17斷開加熱電路，停止 翅片加熱器3繼續升溫加熱，僅靠翅片加熱器3自身的餘熱維持換熱溫度，當乾燥箱主體6的溫度達到設定溫度達到下限時，重新開啟加熱電路加熱，一方面避免了溫度過高對乾燥箱主體6烘料的破壞，另一方面也減少了繼續加熱帶來的功耗損失，達到了第三步節能的目的；導風管2、乾燥箱主體6外的保溫層7阻止高溫部分的散熱損失，實現了第四步節能的目的。
本發明的具體工作過程如下：
風機開啟後，開啟控制箱中開關使得翅片換熱器開始工作。一定流量的空氣經風機進入翅片加熱器，翅片加熱器中通過安裝翅片換熱器，提高了換熱器與空氣的接觸面積，從而達到了強化換熱、提高加熱效率的效果。空氣經加熱之後導風管中設置整流裝置，目的是將加熱器中加熱溫度不均勻的空氣進行充分整流混合，從而使得進入乾燥箱中的熱空氣混合均勻，達到快速乾燥的目的。
在加熱過程中，若通過溫度傳感器測量的整流後熱空氣的溫度已達到最高溫度或指定溫度，則通過溫度傳感器將信號反饋給控制板，控制板接收信號後，通過繼電開關切斷控制箱中的加熱電路，停止對空氣的加熱，僅靠翅片加熱器自身的餘熱維持換熱溫度，當乾燥箱主體的溫度達到設定溫度達到下限時，重新開啟加熱電路加熱。
通過發明的實施，可以從根本上提高加熱器的加熱換熱效率，經現場測試表明，在相同條件下，本發明所採用的方法的加熱效率可提高45％以上，具有很好的節能效益。
於此同時，本發明通過對高溫部分進行進一步的保溫措施，可以進一步提高換熱效率，減小加熱功率，提高系統的節能效率。