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技术交流

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选择电磁加热辊,从计算所需的功率开始

2020-07-22 13:43:14 来源:上海联净

加热辊工作时,除了材料所需的热量之外,还有辊筒本身的散热。因此,加热辊设计时,功率的配置必须考虑这两方面。如何计算,是一个让很多人头痛的问题。

要合理选择加热辊,必须清楚该加热辊工作时所需的功率。本文谈谈如何计算材料所需的功率。

一般来说,功率的计算主要有以下两种类型。

1.简单升温型

涉及的材料简单,不含水分,升温过程不会有蒸发现象发生。

计算需要的条件:

产量(P)、升高温度(ΔT)、材料比热(Cp)

计算方法:

Q=P×ΔT×Cp换算成千瓦数:Q/3600

要点:注意单位

Q:kJ(千焦)P:kg/hr(千克/小时)

ΔT:℃Cp:kJ/kg.℃功率:kW

*例题1一种无纺布宽度为1.5m,其面密度为100g/㎡,线速度为20m/min,原始温度为25℃,需要用加热辊将无纺布温度提升到125℃。已知这种无纺布比热为2.5kJ/kg.℃,求这个过程需要的净功率。

假设热利用率为40%,则加热辊至少需要配置多少功率?

解答:每小时产量:P=1.5m×20m/min×60×0.1kg=180kg/hr

净功率:Q=P×ΔT×Cp

=180kg/hr×(125-25)℃×2.5kJ/kg.℃

=45000kJ/hr

=45000/3600kJ/s

=12.5kW

实际配置功率≥12.5kW/40%=31.25kW

2.含水升温型

材料中含有一定的水分,需要部分或者全部蒸发。

计算需要的条件:

产量(P)、含水量(Mw)、升高温度(ΔT)、材料比热(Cp)

计算方法:热量需求分三部分,分别计算后相加

1)材料升温热量需求Q1

2)水从当前温度加热到100℃需要的热量Q2

3)水从100℃蒸发成100℃的蒸汽需要的热量Q3

其中,材料升温热量需求(Q1)计算,同前。

水从当前温度(T1)加热到100℃(T2)需要的热量计算:

已知水的比热(Cw)为:4.18kJ/kg.℃

Q2=Mw×(T2-T1)×Cw

水从100℃蒸发成100℃的蒸汽需要的热量已知水的蒸发热(ΔQ)为:2260kJ/kg

Q3=Mw×ΔQ

总的热量需求为:Q=Q1+Q2+Q3

*例题2某特种高分子材料宽度为2m,厚度为0.5mm,烘干后密度为300kg/m³,加工前含水率为12%。已知生产线速度为10m/min,材料比热为2kJ/kg.℃,加工前材料温度为20℃,需要用加热辊将材料加热到160℃。求这个过程需要的净功率。

假设热利用率为50%,每支辊的功率配置约35kW,则需要配置多少支加热辊比较合理?

解答:每小时加工材料的产量

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

每小时需要蒸发的含水量

Mw=180kg/hr÷(1-12%)×12%=24.5kg/hr

材料升温热量需求

Q1=P×ΔT×Cp

=180kg/hr×140℃×2kJ/kg.℃

=50400kJ/hr

水从当前温度加热到100℃需要的热量

Q2=Mw×(T2-T1)×Cw

=24.5kg/hr×80℃×4.18kJ/kg.℃

=8193kJ/hr

水从100℃蒸发成100℃的蒸汽需要的热量

Q3=Mw×ΔQ

=24.5kg/hr×2260kJ/kg=55370kJ/hr

总的热量需求为:Q=Q1+Q2+Q3

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

=113963kJ/hr

=113963/3600kJ/s

≈32kW

所以产品的净功率约为32kW

假设热利用率为50%,那么实际配置的功率是64kW,每支辊的功率配置约35kW的话,建议

配置两支加热辊比较合理。

确定了合理的功率,辊筒的选择就成功了一半。


联净电磁加热辊结构示意图

独特的能量密度发布技术,让辊筒实现高效加热的同时,表面温度均匀性可保持在±0.5℃以内。

联净电磁加热辊结构示意图

联净电磁加热辊工作原理

辊体内均匀布置的加热线圈外接电源控制模块。

通电后将50HZ/60HZ的交流电变换成直流电压,再经过电源控制模块将直流电压转换频率为20-40KHZ的高频电压输出,快速运动的高压电流在辊体内部线圈中产生高速变化的磁场。

磁生热,线圈中产生的磁场与金属辊体接触后加热辊辊体内部聚集切割交变磁力线而产生交变的电流(即涡流),涡流使加热辊辊体的铁原子高速无规则运动,原子互相碰撞、摩擦而产生热能。

简单说,电磁感应加热的原理就是利用电、磁、热能间的转换达到使被加热物体自身发热的效果。

联净电磁加热辊工作原理

联净电磁加热辊特点

温度分布范围大

辊筒在电磁场的作用下自身感应发热,可以实现50~420℃范围内调节电磁加热辊的温度。

温控精度高,辊面温度均匀

采用特殊的能量密度分布技术,可实线辊面温度精度最高达±0.5℃。

还可以按照用户工艺需求,进行特殊的温度分布设计。

结构紧凑,节省空间

联净电磁感应加热辊只需要用电,无须其他动力设施,安装和使用空间小。

使用清洁,维护方便

没有使用导热油、蒸汽及其它可燃物的泄露,工作现场清洁。模块化设计结合多元化人机交互画面,一键操控,操作维护方便。

支持Modbus/TCP、Modbus RTU/ASCII、RS-485、EtherNet-IP等通信协议,实现更多的工业互联可能。

能耗更低

通过感应方式加热,热效率高,和传统导热油加热辊、蒸汽加热辊相比,能耗降低50%左右,部分行业节能率超过70%。

电磁感应加热辊在激光防伪设备中的应用

联净电磁感应加热辊在激光防伪模压设备中的应用

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