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選擇電磁加熱輥,從計算所需的功率開始

2020-07-22 13:43:14 來源:上海聯淨

加熱輥工作時,除了材料所需的熱量之外,還有輥筒本身的散熱。因此,加熱輥設計時,功率的配置必須考慮這兩方面。如何計算,是一個讓很多人頭痛的問題。

要合理選擇加熱輥,必須清楚該加熱輥工作時所需的功率。本文談談如何計算材料所需的功率。

一般來說,功率的計算主要有以下兩種類型。

1.簡單升溫型

涉及的材料簡單,不含水分,升溫過程不會有蒸發現象發生。

計算需要的條件:

產量(P)、升高溫度(ΔT)、材料比熱(Cp)

計算方法:

Q=P×ΔT×Cp換算成千瓦數:Q/3600

要點:注意單位

Q:kJ(千焦)P:kg/hr(千克/小時)

ΔT:℃Cp:kJ/kg.℃功率:kW

*例題1一種無紡布寬度為1.5m,其面密度為100g/㎡,線速度為20m/min,原始溫度為25℃,需要用加熱輥將無紡布溫度提升到125℃。已知這種無紡布比熱為2.5kJ/kg.℃,求這個過程需要的淨功率。

假設熱利用率為40%,則加熱輥至少需要配置多少功率?

解答:每小時產量:P=1.5m×20m/min×60×0.1kg=180kg/hr

淨功率:Q=P×ΔT×Cp

=180kg/hr×(125-25)℃×2.5kJ/kg.℃

=45000kJ/hr

=45000/3600kJ/s

=12.5kW

實際配置功率≥12.5kW/40%=31.25kW

2.含水升溫型

材料中含有一定的水分,需要部分或者全部蒸發。

計算需要的條件:

產量(P)、含水量(Mw)、升高溫度(ΔT)、材料比熱(Cp)

計算方法:熱量需求分叁部分,分別計算後相加

1)材料升溫熱量需求Q1

2)水從當前溫度加熱到100℃需要的熱量Q2

3)水從100℃蒸發成100℃的蒸汽需要的熱量Q3

其中,材料升溫熱量需求(Q1)計算,同前。

水從當前溫度(T1)加熱到100℃(T2)需要的熱量計算:

已知水的比熱(Cw)為:4.18kJ/kg.℃

Q2=Mw×(T2-T1)×Cw

水從100℃蒸發成100℃的蒸汽需要的熱量已知水的蒸發熱(ΔQ)為:2260kJ/kg

Q3=Mw×ΔQ

總的熱量需求為:Q=Q1+Q2+Q3

*例題2某特種高分子材料寬度為2m,厚度為0.5mm,烘幹後密度為300kg/m³,加工前含水率為12%。已知生產線速度為10m/min,材料比熱為2kJ/kg.℃,加工前材料溫度為20℃,需要用加熱輥將材料加熱到160℃。求這個過程需要的淨功率。

假設熱利用率為50%,每支輥的功率配置約35kW,則需要配置多少支加熱輥比較合理?

解答:每小時加工材料的產量

.P=10m/min×2m×0.5×10-3m×300kg/m³×60=180kg/hr

每小時需要蒸發的含水量

Mw=180kg/hr÷(1-12%)×12%=24.5kg/hr

材料升溫熱量需求

Q1=P×ΔT×Cp

=180kg/hr×140℃×2kJ/kg.℃

=50400kJ/hr

水從當前溫度加熱到100℃需要的熱量

Q2=Mw×(T2-T1)×Cw

=24.5kg/hr×80℃×4.18kJ/kg.℃

=8193kJ/hr

水從100℃蒸發成100℃的蒸汽需要的熱量

Q3=Mw×ΔQ

=24.5kg/hr×2260kJ/kg=55370kJ/hr

總的熱量需求為:Q=Q1+Q2+Q3

=50400kJ/hr+8193kJ/hr+55370kJ/hr

=113963kJ/hr

=113963/3600kJ/s

≈32kW

所以產品的淨功率約為32kW

假設熱利用率為50%,那麼實際配置的功率是64kW,每支輥的功率配置約35kW的話,建議

配置兩支加熱輥比較合理。

確定了合理的功率,輥筒的選擇就成功了一半。


聯淨電磁加熱輥結構示意圖

獨特的能量密度發布技術,讓輥筒實現高效加熱的同時,表面溫度均勻性可保持在±0.5℃以內。

聯淨電磁加熱輥結構示意圖

聯淨電磁加熱輥工作原理

輥體內均勻布置的加熱線圈外接電源控制模塊。

通電後將50HZ/60HZ的交流電變換成直流電壓,再經過電源控制模塊將直流電壓轉換頻率為20-40KHZ的高頻電壓輸出,快速運動的高壓電流在輥體內部線圈中產生高速變化的磁場。

磁生熱,線圈中產生的磁場與金屬輥體接觸後加熱輥輥體內部聚集切割交變磁力線而產生交變的電流(即渦流),渦流使加熱輥輥體的鐵原子高速無規則運動,原子互相碰撞、摩擦而產生熱能。

簡單說,電磁感應加熱的原理就是利用電、磁、熱能間的轉換達到使被加熱物體自身發熱的效果。

聯淨電磁加熱輥工作原理

聯淨電磁加熱輥特點

溫度分布范圍大

輥筒在電磁場的作用下自身感應發熱,可以實現50~420℃范圍內調節電磁加熱輥的溫度。

溫控精度高,輥面溫度均勻

采用特殊的能量密度分布技術,可實線輥面溫度精度最高達±0.5℃。

還可以按照用戶工藝需求,進行特殊的溫度分布設計。

結構緊湊,節省空間

聯淨電磁感應加熱輥只需要用電,無須其他動力設施,安裝和使用空間小。

使用清潔,維護方便

沒有使用導熱油、蒸汽及其它可燃物的泄露,工作現場清潔。模塊化設計結合多元化人機交互畫面,一鍵操控,操作維護方便。

支持Modbus/TCP、Modbus RTU/ASCII、RS-485、EtherNet-IP等通信協議,實現更多的工業互聯可能。

能耗更低

通過感應方式加熱,熱效率高,和傳統導熱油加熱輥、蒸汽加熱輥相比,能耗降低50%左右,部分行業節能率超過70%。

電磁感應加熱輥在激光防偽設備中的應用

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