七、操作蒸汽压力
实际操作蒸汽压力也必须索取到。最好按不同烘干部分列出数据,标明最高和最低压力,必须确定是否有被低温单独控制的烘干机,这种烘干机多数都位于湿端,紧靠涂料机和精压后,这些数据对(计算)确定凝聚率是非常重要的。
在第一节中已经谈到干燥过程分两个部分,前面较详细分析了(1)蒸汽传热给烘缸同时,传热给纸页,(2)从纸页蒸发出来的水分,在上、下烘缸之间带纸时进入大气中,一定温度下空气只能含有一定量的水蒸汽。一旦空气达到饱和,蒸发的过程便终止。因此,有效的通风系统是整个烘干过程的关键因素之一。干燥部通风系统包括a、汽罩(一般有高、中、低三种);b、汽罩排风机;c、汽罩供风装置;d、袋通风装置(袋区见下图19)为了使袋区空气流动提高,烘干机毛毯辊由传统的滚筒烘干,近年采用了袋通风喷咀或小口径打孔或开槽的毛毯输送辊(毯辊)将空气引入烘缸袋区,以吹除被蒸发的水分,并降低温度,以提高干燥效率。E、稳定纸幅的设施;f、热回收设备,还有红外加热等。
根据这些设备不同和数量不一,在干燥效率方面干燥变数的影响(详见表3)采用了小于10%系数,减去烘干机处理的蒸发量。
3~6m大直径的杨克(yankee)烘缸,多用于软抄纸造纸机(如卫生纸、面巾纸、各种餐巾、毛巾纸、医药卫生用衬垫以及其他特种产品)。这类抄纸机高温操作,使用高速气罩。
弄清此类设备的潜力,并取得在一定条件下烘干对整个蒸发过程的作用的比例数字,显然要从总数中扣除这个数字。通过PST高速纸机旋转接头进口管的蒸汽必须包括循环蒸汽,确定了凝聚率后,再确定虹吸器尺寸,还要考虑使用单独还是复合虹吸器。为了将凝结水逐出烘缸,要用蒸汽喷吹,喷吹蒸汽带着凝结水,将其逐出烘缸,这就必须由足够的差压和虹吸器规格,以便达到一定百分比的循环蒸汽。循环蒸汽的百分比随速度提高而增加,这将影响烘缸横幅表面温度的一致性。技术部测定了虹吸器不同车速所需喷吹(循环)蒸汽的百分比(见表8)上面的值是大概数值,根据虹吸器的不同规格、凝聚率、压差和蒸汽压,循环蒸汽由于不同压力。所有建议和计算的差压都是从PST高速纸机旋转接头进口(蒸汽进口)到凝液出口计算,要把输送流体的阻力损失加到上述压差里,这时因为控制阀差定位总是横跨控制盘。
另外,由于PST高速纸机旋转接头再传递蒸汽、凝液过程中,其本体也被加热,温度高于周边空气,由于热幅射和冷、热空气对流亦损失一部分热量,耗损一定数量的蒸汽。对如下两种直径的烘缸,从两端散发的热量折算呈蒸汽约为:
Φ1520mm烘干机 ——25kg/h
Φ1220mm烘干机 ——15kg/h
由于车速和压力的不同对虹吸器规格的计算没有确切的公式,用下列参考数据以确定虹吸管规格:
1/2英寸 ——275kg/h
3/4英寸 ——15kg/h
1英寸 ——900kg/h
由于不同等级的纸张和不同烘干部蒸汽压力,从烘干部湿端至干燥端有不同的凝聚率。测定烘干机各部的湿端,和干燥端所需的烘干机数台和凝聚率及其平均值。然由于变量太多,没有固定公式能精确地计算凝聚率或受其影响的烘干机的数量,每台抄纸机都要单独评价。
从前面1种公式(1)及其分析中知对一台抄纸机在其他参数已知或不易提高的情况下,用蒸汽加热烘缸以干燥纸页传热过程中,提高传热系数K值是提高干燥速率的重要途径。
传热系数K的量纲是“kcal/h·m²·℃”,正确的应该理解为指1m²烘干(有效)面积在单位小时内,温差为1℃时的传热量。是纸页烘干过程热阻的总和的倒数(参见图1)即:
式中:
α1 —— 蒸汽对烘缸内壁的给热系数(千卡/米²·小时·度)
α2 —— 凝液(水)对烘缸内壁的给热系数(千卡/米²·小时·度)
L2 —— 凝液的厚度(米)
δ —— 烘缸壁厚(米)
λ —— 烘缸壁的导热系数(千卡/米²·小时·度)
L3 —— 空气膜和污垢厚度(米)
α3 —— 空气膜和污垢的给热系数(千卡/米²·小时·度)
L4 —— 纸页厚度(米)
α4 —— 纸页的导热系数(千卡/米²·小时·度)
L5 —— 毯的厚度(米)
α5 —— 毯的给热系数(千卡/米²·小时·度)
从前面分析和公式可以看出,由于受诸多变数和因素的影响,很难确切的用公式计算除传热系数K值,只能根据参数经验计算,为了便于计算和评估,下表列出了不同纸种和不同条件下的K值,此数值比较保守。随着传热系数的增加,计算得到的平均蒸汽压力比列举的数字要低。
系数K数值主要是为了测定和选用适当的造纸机烘缸配用旋转接头及其虹吸器和其他辅助件而计算的。
亦可用此数值区评价纸张烘干部分的热效应。K的计算会确定一个效应值,用以比较同类机器的干燥率(导热率)。
为了便于计算,由的资料介绍烘干部采用单位有效面积,每小时平均蒸发水量,即脱水强度m(公斤水/米²·小时)进行对比分析,它同时也包含了烘缸壁传热系数,即K等相关因素的影响,用于共同综合评估烘缸壁的热阻及传热效果。