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工业洗涤设备技术参数解析--烘干机
速度的主要着眼点,体现在以下几个方面: (1)容积载荷比
烘干机需要兼顾利用“温度差”和“湿度差”双动力才能完成快速作业,主要是依靠干 燥介质的传热和物料中的水变成蒸汽并向干燥介质扩散两个过程来实现的,这两个过程的速 度越快,烘干速度就越快。要让含湿量低的气流充分接触到织物表面带走湿气,以及要让热 量传导到堆积的织物内部蒸发水分就需要具备一定的舒展和交换空间,因此,足够的烘干容 积是提高烘干速度的先决条件。
为了提高处理能力,市场中也有一些不太考虑能耗的设计或使用方法,更注重追求烘干 节拍和速度,虽然可以把烘干时间缩短,处理能力增大,但却可能很难达成理想的综合经济
效果。比如,一些贯通式烘干机为了实现快速烘干,却可能因此成为洗衣厂的能耗老虎,单 车成本已经高于普通烘干机(见表 4 所示),导致部分用汽比较紧张的用户不愿或不敢使用, 始终在速度与成本之间面临艰难的取舍。
对于蒸汽加热型的产品,除了进行正确的蒸汽管路和阀件安装外,还要尽量减少单组加 热器的管排数(一般控制在 4 排左右),因为排数太多交换器中的蒸汽流速会降低,就需要 累加更多的面积来保证足够的热量供给,既增大了风阻又增加了成本。此外,由于单组管排 数少且进气方向与温度梯度方向相同,立式分组安装的蒸汽换热器比同样交换面积的一体式 卧式安装的换热器效率更高,速度更快(见图 1 所示)。
工业洗涤设备技术参数解析(续)
《中外洗衣》杂志文稿
3.烘干机主要技术参数解析
工业烘干机的性能集中体现在烘干速度和能耗这两个技术参数中,缺一不可。两个参数 之间存在着互相制约和影响的因素,设计者或者使用者都会进行一些平衡与取舍,在实际使 用中要真正地把这两个参数科学合理的鉴别出来也并非易事,需要透过现场看本质。
总能耗 Q=热量能耗 Q1+电机能耗 Q2+风机能耗 Q3(单位:千瓦时或千卡) (2)单位时间能耗
单位时间能耗分为单位热量能耗和单位时间总能耗两个参数,便于独立核算供热系统的 能量消耗或需求。
单位时间总能耗 N=Q(总能耗)/烘干时间 t 单位时间热量能耗 N1=Q1(热量能耗)/烘干时间 t (3)能耗比
表 2 是国外某品牌普通烘干机排风量数据,其每公斤布草单位时间需要的风量在 850~ 1100 L/min.kg 左右,热量需求在 20-30Kcal/min.kg 左右,达到内部的互相平衡。实际上,不 同品牌的产品并没有太多的可比性,由于各自的烘干机采用不同的设计结构,就会有不同的 烘干能耗和速度需求。一般企业都会倾向于采取追求显性结果的策略,即适当增大排风量来 提高烘干速度,而不太会在乎单位能耗增加的隐形结果。
电费 (元/车)
3.2 7.5
总能耗 成本 (元/车) 38.0
51.5
(未完待续)
廖明 2014.4.8
能耗比是在烘干周期内蒸发织物上每公斤水分所消耗的热量或总能量值。 总能耗比 P=Q(总能耗)/M(烘干周期内蒸发的水分质量) 热量能耗比 P 1= Q1(热量能耗)/ M(烘干周期内蒸发的水分质量) 蒸发水分质量 M=烘干前织物质量—烘干后织物质量
2.2.3 烘干能耗的影响要素 烘干机能耗性能指标的好坏主要通过上述的烘干能耗比来表示,其影响要素主要由设计
按照国际标准 ISO9398-2《工业洗涤设备说明-定义和性能(容量、能耗)测试》的完 整定义,烘干机速度用的处理能力(单位生产率)来表示,是指单位时间内把含水量从(65 +1)%降低至(8+0.5)%的棉毛巾的千克数(注:单位时间不包括装衣和卸衣所用时间)。 测试烘干织物达到规定的 8%含水率时间 t 的方法可参照《工业烘干机性能评价》原文或相 关标准的介绍。
值得注意的是,烘干机的能效指标是指其运行过程中的总能耗,不仅仅包括了烘干热能 消耗,也包含了与烘干机运行过程有关的所有其它能量消耗,比如风机和驱动电机的电能消 耗必须包含在其中。
2.2.2 烘干能耗指标 (1)总能耗
总能耗是指在一个工作周期内将棉毛巾烘干(含水量从 65%降低至 8%)的总能量消耗 值。
图 1,交换器立式安装示意图
图 2,燃气式烘干机加热器示意图
(4)交互形式 交互形式是指烘干气流与织物的交换接触方式,比如采用轴向气流的烘干机,热空气直
接穿透织物中心区域,避免了径向气流内胆网板的阻力以及气流从边缘的泄漏,热量和流速 利用更充分,烘干效率更高,速度更快,但其结构相对也更复杂一些。对于径向气流的烘干 机,更大的内胆开孔透风率以及合适的内胆转速是热空气充分接触织物表面的控制要素,转 速太低织物堆积,太高织物会阻挡气流进入内胆进行交换。
2.3 烘干机的性能分析
综上所述,烘干机的处理能力都是在一定能耗指标约束条件下的参数值,能耗也必须兼 顾烘干速度的需求,两者互相制约和补充,才能最终达到即快速又节能的效果,片面追求某 一方面都是不可取的。普通排气型烘干机在 20:1 载荷比的情况下(蒸汽压力 0.6Mpa,含水 率 65%),烘干毛巾时间一般为 45-50min,蒸发每公斤水分所耗蒸汽量为 2.2-2.7kg/kg(热 量能耗比),或单位干布草蒸汽耗量为 1.3-1.5kg/kg 的热量消耗是比较合理的。
终端客户要获得理想的烘干速度,除了需要了解烘干机的排风量指标以外,更需要重点 关注维持达到额定排风量的安装及维护要求,比如:按照规范对烘干机的排风管路进行安装, 避免产生风阻和倒灌,始终保证总管处于负压状态(注:静压不应超过 7.6mm 水柱);以及 及时清理加热器和过滤网,清理风机叶片及排风管内的绒毛堵塞,等。
2.1 烘干速度
2.1.1 定义 烘干速度可以有两种表述方式,一种是我们日常所用的周期值,即处理一车织物所需要
的时间(如:分钟/车),也可用“烘干速率”来表示,即每分钟蒸发每公斤织物中的水量(注: 应大于 0.01 L/min.kg)。另一种是单位时间烘干织物的处理能力(如:公斤/小时),在确定 的机型载荷的情况下两者可以互相换算。
值,如果与烘干时间结合起来也可以表述为每车能耗值,主要用于核算指定设备的能量负荷 及消耗情况。另一种是能耗比参数,即指蒸发织物上每公斤水分所消耗的能量值(单位是千 瓦时/公斤,或千卡/公斤)。能耗比是一个能量效率的概念,无论对何种品牌,何种规格或 何种加热方式的烘干机都可以直接进行比对,能够更加准确地评价设备能效高低,被业内广 泛采用。
按照行业标准的规定,普通烘干机的容积载荷比是 20:1,即烘干一公斤织物需要 20 升 的内胆容积来保证。但是,这只是一个最低标准要求,烘干机的最佳容积载荷比是 23:1~ 30:1,一般在 25:1 左右可以达到速度与能耗的最佳平衡,过小时间延长太多,过大单位能 耗会增大。基于这个要求,国外品牌同一款产品的额定装载量并不是唯一的,其参数表中往 往会同时标注几个采用不同容积载荷比的装载量(见表 1 所示),客户可以根据自己的使用 习惯来决定。在大容积载荷比下工作,装载量就要相应减小,烘干速度也会更快,这也是为 什么国内许多用户要求烘干机作业 “只装载 80%左右”的原因所在。所以,我们应该更加 关注的是烘干机的内胆容积,而不是标注的额定装载量。
我们日常操作中经常采用“手摸”的体感方式来确定烘干周期,虽然方法简单实用,但 要注意不同工作条件(比如织物类型,装载量,脱干含水率,蒸汽压力变化,排风或疏水状 况变化等)所导致的差别,需要累计一定的样本量来综合评估和比较。
2.1.2 烘干速度的影响要素 影响水分蒸发快慢的三个因素分别是:温度,表面积,空气流动速度,这也是提高烘干
国外普通型烘干机技术发展的精髓是“把简单做到极致”,虽然也可以变种一些高效的 功能设计,但也会相应地增加不少采购和维护成本,对一些用户系统功能设计比较齐全(如 蒸汽系统本身的热能回用率较高)的地区并没有太大的普及价值。
市场上有些节能型烘干机只用热能而没有用总能耗比的概念来进行比较,没有将采用大 风机所增加的电能消耗和换热负荷增大的热能消耗计算进去,甚至还将疏水热能折算成了全 部热能收益(注:一般疏水会回用到锅炉热水箱,大部分热量被重新利用了,并没有完全浪 费),所以,两者的真实总能耗比的比较就不一定会如其表述的那样好。
燃气加热是烘干机最佳的热源配置方案,除了它本身具有热值高,交换效率高(避免了 热量的二次交换),使用更加环保经济的特点以外,更大的优势在于火焰直接加热空气并蒸 发空气中的水分,在温度升高的同时降低气流湿度,增大湿度差,可以比同规格蒸汽型烘干 机提高 30%以上的烘干速度(见图 2 所示),在国外得到了广泛应用。
结构形式和安装使用条件所决定。 (1)设计结构影响
以下举例的优化设计形式均会导致烘干机的能耗率降低: 采用了更好的热交换器结构,更合理的交换面积以及安装布置形式,增加了热交换
效率。 采用了轴向气流设计形式,或更大的透风率和合理的转速控制,增大交换速率。 采用了独立冷风门配置,在烘干过程中用冷风控制温度,在烘干结束前打冷并停止
此外,还有一些因素也会影响烘干速度,比如密封和保温状态,以及外在的环境温度和 湿度,织物类别、大小和脱干含水率,蒸汽和排风管路安装,蒸汽品质等众多因素,这些都 需要使用者给予关注,在提高效率上精打细算。
2.2 烘干能耗
2.2.1 定义 烘干机的能耗指标也同样可以有两种表述方式,一种是我们日常所用的单位时间能耗
表 2:国外烘干机排风和能耗参数示例
载荷规格 kg(lb)
57(125) 77(170) 86(190) 113(250)
排风量 m³/h
3398
4078
5100
9345
单位载荷排风量 L/min.kg
993
883
988
1140
热量需求(Kcal/h)
87850 100800 132300 177171
表 1:国外烘干机的装载量参数表示
容积载荷比 内胆容积(升) 额定装载量(kg)
按 20:1
2000
100
按 25:1
2000
80
按 30:1
2000