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中国涂料在线www.coatingol.com涂装线中燃油(燃气)加热器的设计及应用陈茂江(上汽集团上海汽车股份有限公司金桥项目组,201203)摘要:简要介绍了在小型零部件的涂装线中燃油(燃气)加热器的应用,对加热器的结构进行了剖析,并探讨了计算加热器参数的方法。关键词:加热器;应用;结构;参数0引言在涂装线的设计中,如何合理地利用热能是一个非常重要的问题。在我国很多地区,由于工业用电比较短缺和昂贵,因此,涂装线中的加热器广泛地采用柴油、天然气等作为热源,通过合理的设计,既极大地降低了运行成本,又满足了工艺要求。本文从一个侧面,以电视机壳、空调机壳、自行车前叉和车架等小型零部件的涂装线加热器为分析对象,简要介绍了燃油、燃气加热器在涂装线中的应用,详细阐述了燃油、燃气加热器的结构和参数的计算。1燃油、燃气加热器的应用按照工件的涂层结构进行划分,小件涂装线主要有4类,燃油、燃气加热器在其中的应用见表1。表1燃油、燃气加热器在各类小件涂装线中的应用2燃油、燃气加热器的设计2.1脱脂用加热器的设计2.1.1脱脂用加热器的结构由于小件涂装线的工件表面油污少、外形简单,喷淋脱脂比较容易,因而前处理一般采用喷淋式,配置有燃中国涂料在线www.coatingol.com油、燃气加热器的脱脂槽一般布置于脱脂喷淋通道的底部。具体结构见图1。1—循环泵2—脱脂槽3—燃烧机4—热气箱5—回流管6—烟气排放管7—换热管8—燃烧室图1脱脂用加热器的结构脱脂用加热器为间接加热式,主要结构是一列管换热器。一般设计为三回程结构,第一回程为燃烧室,第二、三回程为换热管。其工作原理见图2(图中受热介质为脱脂液)。图2间接加热工作原理2.1.2脱脂用加热器的主要参数图1所示脱脂用加热器的主要参数可以通过多种方法进行计算,现介绍其中一种比较精确的计算方法。(1)首先参照脱脂工序的热能需求量,选用合适的燃烧机,根据燃烧机技术参数中的火焰尺寸,确定燃烧室的长度和直径:中国涂料在线www.coatingol.comL=L火+0.3(1)D=2D火(2)式中:L———燃烧室的长度,m;L火———燃烧机火焰的最大长度,m;D———燃烧室直径,m;D火———燃烧机火焰的最大直径,m。(2)确定换热管的根数n:已知燃烧机的有关技术参数,设定烟气的排放温度后,在传热方程式中,E=U·A·∆t(3)式中:E———扣除烟气排放带走的热能后,加热器提供的有效热能,kJ/h;U———加热器的传热系数,kJ/t·h·℃;A———加热器的传热面积,h;Δt———对数平均温差,℃。由于A是n的函数,可导出U与n的一个关系式U=f(n)(4)又因为1/U=1/h1+rw+1/h2(5)式中:h1———烟气在换热管内强制对流时的传热膜系数,kJ/t·h·℃;rw———管壁热阻,可忽略;h2———脱脂液垂直流经换热管束时的传热膜系数,kJ/t·h·℃。根据“空气和燃烧气在管内强制对流时的传热膜系数”[1]计算式,有式中:t1———烟气的平均温度,℃;V———标准状态下(0℃,760mm汞柱)烟气流速,m/s;中国涂料在线www.coatingol.comD内———换热管内径,一般选用01037m。根据麦克亚当斯(Mcadams)方程[1],有式中:t2———水膜温度,℃;Vmax———断面处的最大质量流速,kg/h·m2;D外———换热管外径,一般选用0.04m。而(6)式中V是n的函数,所以由(5)、(6)、(7)三式,可导出U与n的另一个关系式U=g(n)(8)最后,由(4)、(8)两个关系式,即可求得换热管的根数n。2.2脱水、固化用加热器的设计在小件涂装线的脱水烘干、固化两工序中,主要采用以下3种加热器提供热能:燃气式红外辐射器、直接加热器和间接加热器。各种加热器的结构、特点和主要参数的计算如下。2.2.1燃气式红外辐射器在脱水炉或固化炉的保温板上,直接布置所需数量的燃气式红外辐射器,如图3。由于热空气密度较轻,炉体内的气氛温度上高下低,因此,炉体底部布置的辐射器功率要适当高于在两侧所布置的辐射器功率,使炉内气氛的温度尽可能一致。1—燃烧器2—天然气喷嘴3—室体保温板4—陶瓷板图3燃气式红外辐射器结构常用的红外辐射器,是首先将天然气或液化气与助燃空气充分混合后,导流到多孔陶瓷板的小孔处,在板面上形成稳定的无焰燃烧,从而发出较强的辐射热,达到直接加热工件的目的。由于其具有热能利用率高、加热中国涂料在线www.coatingol.com快和不需大量循环空气...