矿棉吸声板干燥工艺的传质过程分析与仿真

矿棉吸声板干燥工艺的传质过程分析与仿真夏德宏。张桂莲，邬婕北京科技大学，北京100083过程可分为加速千燥等速干燥和降速干燥个阶段。本文利用传质理论，对矿棉吸声板干燥过程的个阶段进行了分段解析与仿真模拟。实际应用验证了本文的解析与仿真结果的正确性与可靠性，对矿棉吸音板千燥窑的节能操作和新型干燥窑的设计具有重要参考价值。
l引言矿棉是以高炉炉渣为重要原料生产的种高附加值产品。而以矿棉为原料生产的矿棉吸声板由于其良好的吸音隔音防火阻燃隔热保温节能环保装饰美观强较质装便修系列优越的功能。越来越成为现代建筑装饰业的导产品之具有巨大的市场应用前景。近年来，我国相继有多条矿棉吸声板生产线投入生产运行。在矿棉吸声板键环节，也是大的耗能工序。因此，深入分析其千燥工艺中的传热与传质过程无论对提高矿棉吸声板的产品质试产沾还圮降低生产成木与节能降耗都是十分重要的。
2生产工艺与仿真对象矿棉吸声板生产工艺流程为，将矿棉与水黏合剂化学添加剂按定比例混合搅拌成胶状浊液；②经滚轴压制成型并用水刀切去毛边和分块成为湿板，湿板在干燥窑内烘干成干板；切割成成品尺寸并进行面喷涂，面压花打孔开安装槽，并进行次喷涂与烘干⑥成品检验与包装入库。
在上述生产工艺流程中，干燥工序为关键，它是对产品生产成本和产品质量影响大，同时也是能源消耗大的工序。干燥工序在对流式连续干燥窝中完成，在干燥窑中引入热空气作为干燥介质，干收稿日期2001热空气入口燥窗的两端分为，部分排湿进入大气，另，0分经循环风机回到热风炉重新进入循环，以节省全系统的总能耗。该干燥窑的结构意和干燥参数而通过干燥介质的流动将，气带出炉外。
板干燥沆为分析与仿对象。该干烨窑分为两个户燥区1区和区，全长为38有效长为36m内宽3.5，高2.，1在高度方向上均布5层辊道，从窑的端每以辊逍上放卡湿板，随着辊道的滚云九源板不断向前，动。千燥讨释不断讲亍。湿板移动到窑的另端时干燥过程完成，湿板变成干板后出窖。干燥介质热空气是从1区和区之间进入干燥窑的，在1区内，干燥介质与矿棉吸声板运动方向相反，进行逆流传热与传质过程；而在区内，干燥介质与矿棉板运动方向相同，进行顺流传热与传质过程。干燥介质在干燥窑内完成干燥过程后在干，矿棉板热空气共层千矿棉板区1区介质入口循环风量排风干板湿度温度流量温度区由于窑内水分蒸发，循环风量与排风量之和大于干燥介质入口的总风量。
3干燥过程的解析与仿真矿棉板的干燥是个包括传热传质和传动量个复杂过程作如下简化①由于矿棉板长宽均大大超过厚度，因此可以把它当作无限大平板处理，由5矿棉板较薄，内，传质系数较大，为计算方便，取矿拙板内的平均湿度下的传质系数作为计算参数③，为整个干燥过程没有化学反应热空气的温度取其各段的平均温度，在各段内分别认为其为常物性5山丁矿棉板足双面干燥。因此假设过柯是上下对称进行的。
3.1数学模型及其解析物料的干燥过程可分为个阶段即加速，1燥阶段等违干燥阶段和降违干燥阶段。矿棉板的干燥过程也是如此。2是数学模型求解域的意巾速燥汾段1等速和降违户哚价段此处⑴七为干燥介质的湿度弈为矿棉板干燥时的初始湿度，为矿棉板任意时刻及板内任意位置的湿度。则有如下方程式33.1.1加违十燥阶段当物料接触，1温千燥介质后，物料吸热，由物料面水分蒸发所需热量远小于物料吸收热量，所以物料面温度迅速升高，直至干燥介质的湿球温度。当物料中心的湿度开始变化时，这过程结束。
循环气口排湿口flfJgn循环心气口流率，为化学反应项，为水在矿揣板中的传质系数。
根据前面的假设，上式中99今以及均为零，因此方程1以简化为如下形式加违燥阶段的数学校型求解域小意旧21为矿棉板中心至所求湿度处的距离为矿棉板厚度的半。方程2的求解域为01该泞程在加速阶段的记解条件为应叫，标腽换法求解1述微分方程，可得出方利的解析解为误及函数的形式，即根据上式，可求出此阶段内任意时刻任意位置的湿坟。
3.1.2等速干燥阶段在这阶段，物料面温度不再上升，传递给物料的热量全部用于蒸发水分，由于物料内部湿度较大，物料内部水分供应充足，干燥速度取决于物料面水分的蒸发速度。由于介质与物料面水分湿度恒定，所以蒸发速度恒定。为求解方便，采用相对湿度0=叫。1.。式中3为导水系数，圳为矿棉板在等违干燥的初始浞私为水在14样条件下的汽化速度1〃1样，采用扣对位置1=工则1样可将扩散传质方程由于上式中后面的无穷级数项趋近于，所以式简化为根据工况，测出导水系数，根据加速干燥阶段水分的蒸发量计算出等速干燥阶段开始时的矿棉板湿度，即可计算上式。
3.1.3降速干燥阶段随着物料内部水分的降低干燥速度逐渐下降，物料面溢度逐渐上升，蒸发由物料逐渐内部迁移，物料面水蒸气分压下降，当物料面水蒸气分压降至与介质中水蒸气分压相等时，该过程结束。
为求解方便，定义相对湿度0=叫，叫叫，相对位置义=吟为十燥介质的湿度=则在降速干燥阶段同样可将传质方程简化为初始条件厂，5=0，9义，0=1 210，7为矿棉板的密度，可根据己知条件确定。采用分尚变量法可以求得方程式9的解为其中。为待定常数。
且女有无穷根，所以微分方程的解可写成如下形⑴简化为传热学中的而相似，方程式5的求解域是0尤1.在等速干燥阶段，方程式5的定解条件为解上述微分方程，得到下式降速阶段刚什始时，=，代入上式，在两端乘以咖欣并积分，根据上面求出的关系5就可求出，当厂仙达到定值以后取无穷级数的第项就己足够准确，这样我们得到降速干燥阶段的简化解内水分的湿度分布。
3.2仿真及其结果分析利用上面求得的干燥过程解析解可以系统和全面分析各种因素对干燥过程的影响，但由于解析解断，燥过程所处的阶段。使用起来比较困难吧进汁算机仿讧4.仿真结采具育很好的1观性和可操作性，其特点是很突出的利用。1！。士的可视化。设让现场操作人纟能够方便使叫的人机对沾界面，将现场实际操作参数如干燥介质温度干燥介质相对湿度干燥介质的密度矿棉板的尺寸及进窑时的温度与湿度等按屏幕上的中文菜单提输入，计算机就会很快计算出各层板内各点的温度湿度及干燥速率，并以直观的形显出来；利用鼠标点击操作，可以迅速查找出任意层板中离板面或中心任意距离的板内位置在任意时刻干燥窑内长度方向上的任意位置处的干燥实况，并将相关的干燥参数值显十屏总本仿真程序是在8仙13；1如环境下开发解析解的结果是以准数的形式述的，这讨干燥过程的专业研宄人员来说是方便和通用的，但对生产现场的操作而言是不直观的，而仿真程序的输出界面均用操作人员习惯的有量纲量，使用起来更加方便下面举例说明该软件的应用首先。输入使用者密码后程序启动，这时便可按屏幕提输入实际运汀丁况参数，例如在干燥介质入温度，询问处输入255，干燥介质入口相对湿度，询问处输入40，干燥介质密度，询问处输入0.8，吸声板厚度，1询问处输入0.014，吸声板进1温度，1询问处输入24.吸声板入炉湿度。1广询问处输入472确认上述参数后在解幕上点击确认后，该软件便启动运行计算并自动成，3是在上述工况参数条件下的仿真结果。如还需要进步了解干燥机内各层吸声板干燥过程千燥阶段，待查询物，度为88.658以1.该际应用明该软件不仅使用简取而且有较高的准确性，计算与实际测试结果对比误差均在3.50以内结论通过对矿棉吸音板干燥过程的解析与仿真，可以得到如下结论矿棉吸音板在连续式干燥窑内的千燥过程可分为速干燥等速千燥和降速户燥个阶段，户燥时间主要集中在等速干燥和降速干燥阶段，要提干燥速度，应主要考虑在这两个阶段内影响干燥速度的因素。
影响干燥速度的因素有干燥介质矿棉板物料特性和干燥窑结构等个方面在干燥介质方胍介质的温度流速和湿度都对干燥过程有显著影响；物料特性方面。矿棉板厚度起始和终止湿度及临界湿度对干燥窑的产量影响很大；而干燥窑的结构及下燥介质的4入位置和引方式+仅直接关系到丁燥窑的热效率，而1直接影响矿棉板的干燥质4和干燥速度。
干燥过程的不同阶段有不同的干燥要求，湿板中的水分人部分在加速干燥和等，烨阶段蒸发，这时应给窑内供给较多的热量。计算明本仿真对象的干燥窑中的1区应供给全窑总热量的分之左右。而在湿板的降速千燥阶段，制约干燥速度的主要闪素是板内内部水分板谢的扩散。此过程需要的时间较长，计算明本仿真对象干燥窑中的区的长度应全窑总长的5分之左右木文对矿棉吸音板干燥过程的仿真结果具有很好的准确性和通用性，得到了实际应用的验证，仿真的输入和输出界面直观，可操作性强，可以微观地了解矿棉吸音板在千燥窑中的干燥机理和过程，付干燥沆的节能操作和新型干燥沆的设1也重要软忭己在溜柬，新型参考价值。
排湿干燥，以便包装，通常是采取烘干的办法完成，即清洗时采用电加热方式，使水温保持4060，磁块清洗干净后，使用热风烘干，再冷风冷却包装。
其缺点是磁块在热风作用下，7尺分虽可在短时间内蒸发。但粘附在磁块灰而的污物颗粒会在产品面形成黄斑水印，影响产品外观。而采取大风压的风干机对产品不同端面进行多次吹拂，将水珠吹掉吹干，不会在产品面留下水印，且工艺简取不用加热冷却。
1干燥原理物体面的水分都是以毛细吸附形式存在的燥过程是水蒸气分，从物体他往周围扩散的过程。驱使水分向物体外部迁移的动力主要是物体面与周围空间的水蒸气压左，压羌越大。干燥违度越快5.2风干机结构41干机上要山离心风机和传送叫部分组成，1离心风机呈上1.下上匀分如分，连续对磁块上下面及侧面吹风排湿，使磁块在输送过程中迅违十燥，磁块迪过传送带送至包装，传送带由调速电机驱动，400120，1出1无级调速，传送带为不锈钢网带，不4生镑。使用寿命长。便于维修，降低了使用费用。
5.3影响干燥效果的因素风量产品的干燥热量全部由介质风提供，介质风的主要作用是携带走干燥过程所产生的全部水蒸气。提供千燥所需热景处厂次要地位。在实际使用中，为保证干燥末端有足够的介质推动力，出口空气的相对湿度应至少达到+=7075，于是可确定干燥所需的空气流量。1；为空气饱和湿度；是出口空气的讨湿度，传送带速度送料速度由磨床送料速度控制，视清洗清洁度和产品大小而定，般选用4，5.4包装工序磁块间纸板泡沫板等填充物，以防止在运输过程中被损坏。再按用户要求装入木笼，外贴唛头，等待发货，至此个高效的生产工艺过程结束。
结论合理的使用先逃效的工艺技术和设备圮解决目前我国永磁铁氧体产品档次低技术含量不高，稳定性致性差。缺乏国际竞争力的关键。
随着双端面磨床和人造金刚石砂轮的制造技术日趋成熟并成功地应用于磁材生产，使铁氧体磁村的磨加工效果得到改观超声波应用于铁氧体磁材磨加工后的清洗，提高产品的质量。
风干机采取大风压对产品不同端面进行多次吹拂，将水珠吹掉吹丁不会在产品面留水印，且工艺简单。
先进的磨加工卞产线钮括洁洗干燥和包装等工序。采用自动化程度高的连续生产线，可确保产品的致性与稳定性，生产效率提高50工艺流程与设备的改善，可使铁氧体永磁产品质量提高个档次，产品的成品率提高5 1休钰。高似！永磁铁试体的成型与磨削工艺设备爪磁性材料及器件，2001239 41.2斯特普兰。硬磁铁氧体和塑料铁氧体肘。北京科学普及出版社。1986.
3薛源顺。磨工工艺学肘。北京劳动人事出版社，1987.
北京科学出版社，1991214.