工业烘干机设计与使用维护

工业烘干机设计与使用维护

廖明

1．烘干机的发展现状

烘干机是将洗涤后的湿织物进行干燥处理的洗涤设备，为了与其他行业的工业物料烘干机进行区别，洗涤行业内也泛称为干衣机，分为家用型与工业型两大类。相对于其他类别的洗涤机械，烘干机的结构简单，价格较低，国内的烘干机技术一直处于平稳维持状态，没有明显的发展变化。但是，由于烘干机也是洗衣房的能耗大户，随着近年来能源的日趋紧张，针对提高烘干效能的新技术在欧美、日本等先进国家等到了大力的发展，新型的节能高效烘干机（如轴向进风循环型，自调节转速型，智能烘干控制型等）得到了快速推广和普及，这也是此类设备今后发展的必然趋势。

2．烘干机工作原理

2．1 烘干原理

正常空气湿度条件下，我们把织物挂晒在户外，由于空气与织物之间存在着湿度的差异，当空气压差产生的气流经过织物表面时，形成了两者之间的不平衡交流和扩散，将织物上附着的水分不断的汽化带走，直至两者之间的湿度达到相对的平衡，织物也就变“干”了。把它延伸成烘干机的工作机理是：当热空气经过织物表面时，空气与织物之间存在着热推动力（温差T1－T2），空气将以对流方式将热量传递给织物，织物接受热量用来汽化水分，而由于水分的汽化，使织物表面薄层空气与气流主体之间形成推动力（含湿量差X1－X2），蒸汽就传递到物料表面并被主气流带走，织物的含湿量也不断下降，当织物的含湿量达到气流主体的平衡含湿量时，烘干结束。因此烘干机热风必须具备两个条件才能烘干织物：一是具有足够高的温度；二是具有足够低的湿含量。

烘干与熨烫对织物干燥处理的原理相同，将织物干燥需要外部热能作用使水分蒸发并使纤维分子链重新排列定型。其干燥可大致分为二个阶段：一是等速（或称高速）烘干干燥期，多余的附着在织物表面的水分被不断蒸发，干燥速度恒定，此阶段的能耗和速度与织物的类别无关；二是降速烘干干燥期，此时热量主要对织物内部的水分进行蒸发，纤维内部的温度开始升高，干燥速度开始下降，能耗升高，它与织物的类别和性能密切相关。

烘干过程是去除织物上的非结合水和结合水的过程，所谓非结合水就是机械脱干没有完全去除的织物表面的湿润和孔隙水，他与织物的结合力较弱，烘干时容易去除，一般在高速阶段完成。此时的烘干速度取决于表面的汽化速度，因此提高气速，气温和降低气流湿度都有利于提高烘干速度。许多贯通式烘干机就是利用这一原理，在此阶段使用变频排风控制提高风速，使得布草可以快速烘干至可供熨烫的湿度，提高前处理烘干的速度。结合水是织物纤维管壁及毛细管中所含的水分，这种水分主要属于物化结合方式，难于去除，一般在降速阶段完成。降速阶段烘干速度与织物的类别有关，由于织物内部的水汽传质速率降低，烘干的一部分热量用于汽化水分所需的潜能，还有一部分热量要用来加热织物，因此它也是能耗较高的阶段，其改善烘干速度的关键不再是改善介质（热风）条件，而是提高织物内部湿份扩散的速度，这也是烘干机必须留出足够的烘干空间（不小于1：20的容积载荷比）来保证其有效工作的主要原因。高速阶段与降速阶段的分界点就是临界含湿量（如图1所示），应尽可能地降低物料的临界含湿点以提高烘干速度。

图1 织物干燥特性曲线

2．2 烘干机工作原理

利用以上原理，工业烘干机通过一些功能结构的设计，提供了用于交换的干燥气流及

需要的气流速度和温度，并通过机械翻动增加气流与织物的接触面积和几率，使得织物干燥

速度大大提高。普通排风型烘干机主要由加热区，工作区和排风区组成（见图2所示），通

过加热装置将空气加热，传动装置带动装载织物的内胆旋转，由风机引导热空气形成热气流，在具有一定空间的内胆工作区内与湿的织物进行充分接触交换，并把织物上置换出的湿气排出，从而实现织物的烘干。

烘干机的性能参数可以根据质量和能量守恒原理进行计算和优化，其工作过程中进、

出设备的质量和能量应相同（如图3所示）。

水分的物料衡算：∑W进入＝∑W排出即： W0 ε2＋G0 H2＝W0 ε1＋G0 H1 ---(1) 热风的热量衡算：∑Q加入＝∑Q消耗即W0 h L2＋G0 h c2＝W0 h L1＋G0 h c1 ----(2)

1，热源区2，工作区3，排风区

图2，普通排风型烘干机结构剖示图图3，烘干机物料和热量衡算原理图

3．烘干机设计要点

3，1 结构设计

普通型工业烘干机结构简单，通用性强且易于理解，因此，本文将重点介绍一些新结构

和新技术的发展趋势和设计要点。

3．1．1 结构形式

工业烘干机按照加热形式分为蒸汽型，电加热型和燃气加热型三种；按照排放形式分为排风型和排（冷凝）水型；按照进风形式分为径向进风型和轴向进风型；按照功能分为普通型和贯通或倾斜自动卸料型，等等。当前普及型烘干机中主要两种，一种是滚轮支撑轴向进气排风型（如朝日，Electrolux，Primus，ADC都相继开发有此类烘干机）；一种是普通悬臂支撑径向进气排风型（如图4所示）。前者气流从烘干机的后部进入，并回收部分排出的热风循环加热，烘干速度快，能耗低；后者结构更简单，成本低，市场普及率最高。

图4，两种典型的烘干机机构原理示意图。

随着自动洗涤系统和节能技术的发展，高效烘干机也不断涌现，如凯尼基莎，依莱克斯，稻本，朝日的烘干机具有大容积载荷比和大透风率，烘干转速和排风速度自动控制，烘干湿度智能控制，热风循环，自动出料，强制冷风门等先进功能，有些可以在15～25分钟之内烘干织物，代表了当今烘干机的最高技术水平。

图5，稻本和凯尼基莎贯通型自动烘干机

3．1．2 主要功能系统

烘干机一般由加热系统，排风系统，传动系统，控制系统，内胆，框架，面板，门等主要功能系统和部件组成。

（1）加热系统

烘干机的加热系统分为蒸汽加热，电加热和燃气加热三种基本形式，虽然加热源不同，但他们的共同特点是利用热源加热空气，使热空气与织物进行充分接触而去除织物上的水