Расчёт тепла на сушку и мощности ИК сушильных устройств

Расход Q тепла на сушку изделия определяется суммой тепла: на сушку лакокрасочного покрытия – Q₁, тепла на нагрев наружных стен камеры – Q₂ и потерь, связанных с выбросом паров растворите- ля, – Q₃, т.е. по формуле:

Q = Q1 + Q2 + Q3.

(9.2)

При терморадиационной сушке, окрашенной части кузова авто- мобиля, фактическому нагреву подлежит только тот элемент, который необходимо высушить, поэтому потерей тепла на нагрев наружных стен Q₂ можно пренебречь.

При терморадиационной сушке слагаемые определяются по формулам, кДж:

⎨

н

Q = S × ⎧G × c × (t - t ) +

a× [(t¢- t

_в ) × tн + Ät × tв

]⎫,

(9.3)

⎬

⎩ ⎭

где S – наружная площадь изделия, м²; G – масса 1 м² изделия, кг; c – удельная теплоёмкость материала изделия, кДж/кг град; t и t_н – темпе- ратура сушки и начальная температура изделия, °С; a – коэф. тепло- отдачи от изделия воздуху (62,7 кДж/м² ч град); t' = 0,6 (t + t_н); t_в – тем- пература воздуха в зоне сушки, °С; Ät – перепад между температурой сушки t воздуха t_в в зоне сушки, °С; t_н – время нагрева изделия до температуры сушки (принимают 5–10 мин.); t_в – время выдержки из- делия в камере, мин.

Потери на выброс паров растворителей:

Q = S × Qp × c × g×(t

3 K

_в - tн ),

(9.4)

где S – поверхность изделия, м²; Q_p – количество растворителя, уда- ляемого с 1 м² поверхности изделия, г/м² (принимают 70 г/м²); K – до- пустимая концентрация растворителя, г/м³ (принимают 1 г/м³); c =

= 1 кДж/кг град – удельная теплоёмкость воздуха; g – масса 1 м³ воз- духа при t = 20°С, g = 1,2 кг/м³.

Рассчитаем необходимое количество тепла на сушку наружной поверхности капота автомобиля BMW 525i, окрашенного эмалью

«перламутр». Исходные данные: G = 1,0·0,0007·7,8·10³ = 5,46 кг/м²; с = 0,46 кДж/(кг·град.); t = 80°C; t_н = 15°C; a = 62,7 кДж/(м²·ч·град.); t' = 0,6·(t + t_н) = 0,6·(80 + 15) = 57°C; t_в = 50°С; ∆t = 80 - 50 = 30°С; t_н =

= 8 мин.; t_в = 15 мин., S = 1,5 м².

Тепло, идущее непосредственно на высыхание лакокрасочного покрытия:

Q = 1,5 × ⎧5,46 × 0, 46 × (80 - 15) + 62,7 × [(57 - 50) × 8 + 30 ×15]⎫=

₁ ⎨ 60 ⎬

⎩ ⎭

= 1,5 × (163,25 + 528,77) » 1038,03 кДж.

Теплом на нагрев стен камеры можно пренебречь, так как ИК-излучение направлено на изделие и почти не расходуется на на- грев стен камеры. Q₂ = 0 кДж.

Потери, связанные с выбросом паров растворителя:

Q = 1,5 × 70 ×1×1,2 × (50 - 15) = 4410 кДж.

3 1

Таким образом: Q = 1038,03 + 0 + 4410 = 5448,03 кДж.

Необходимую мощность излучателя ИК-сушки определяют по количеству тепловой энергии, необходимой для высыхания лакокра- сочного покрытия. Общее количество энергии, выделяемое излучате- лем, определяют по формуле:

Q = P × t,

(9.5)

где P – мощность излучателя, кВт; t – время работы излучателя, с.

Около 80% энергии выделяется в виде ИК-излучения, а осталь- ная энергия расходуется на нагрев излучателя и световое излучение и учитывая, что общая поглощаемость лаков и красок составляет 90%, мощность излучателя составит:

P = Q ,

tk

(9.6)

где Q – необходимое количество теплоты на сушку, кДж; k – попра- вочный коэф., равный k = 0,8·0,9 = 0,72; t = t_н + t_в = 8 + 15 = 23 мин.

Отсюда следует, что:

=

P Q =

tk

5448,03

23 × 60 × 0,72

= 5,48 кВт.

Таким образом, для осуществления сушки капота автомобиля BMW 525i можно порекомендовать: панели инфракрасного нагрева и сушки «ПИКСАН». Эти панели (рис. 9.4) являются базами ИК сушиль- ных установок.

Рис. 9.4. Панель ИК-нагревателя ПИКСАН

Они предназначены для монтажа в сушильные камеры, на стойки или другие установки сушки и нагрева, и для индивидуального пользо- вания. Применяя ИК-панели, можно создать сушильную установку не- обходимых размеров, производительности и конфигурации. Все ИК-па- нели имеют элементы крепления и клеммные колодки для подключе- ния электропитания. Панели с двумя клеммными колодками можно включать раздельно для групп излучателей. Данные модели можно разместить на стенках сушильной камеры и на специальной подставке. Характеристики основных панелей этого ряда сведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Технические характеристики основного ряда панелей

Таким образом, для сушки наружной поверхности капота авто- мобиля BMW 525i, окрашенного эмалью «перламутр», можно исполь- зовать две сушки ПИКС-3,0, мощностью по 3 кВт каждая. Эта модель обеспечит сушку любого покрытия.

Разновидностью ИК-сушки является сушка с помощью аппарата FY-6A, его схема дана на рис. 9.5, а его технические характеристики – в таблице 9.2.

Рис. 9.5. ИК-сушка FY-6A

Таблица 9.2

Технические характеристики ИК-сушки

ИК-сушка FY-6A.Эта мобильная ИК-сушка с 6 излучателями для сушки лака, краски, шпатлевки, грунта оснащена электронным тайме- ром с LCD и может иметь датчик расстояния. Это позволяет включать 1, 2 или 3 группы ламп и управлять мощностью излучения в зависимо- сти от размеров изделия.