消失模模樣的冷凍干燥技術

消失模模樣的冷凍干燥技術第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日1內容

消失模模樣干燥的現(xiàn)狀模樣干燥機理冷凍除濕干燥技術應用實例結束語第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日2一、消失模模樣干燥的現(xiàn)狀

消失模鑄造主要采用水基涂料，模樣涂掛涂料后必須充分干燥才能澆注。干燥模樣是一個耗能耗時的過程。常用的方法是建立干燥室（房），采用烘干干燥的方法，如燃料燃燒、電發(fā)熱、管道加熱、熱風等，目的都是加熱模樣周圍空氣介質，使干燥室的溫度保持在不高于50℃,使模樣的水分得以揮發(fā)，最后將熱濕空氣作為廢氣排出干燥室。但這些干燥方法存在的缺點較多。第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日3烘干的方法能源利用率低，為使模樣充分干燥必須通風換氣，熱能值極高的大量熱濕氣體作為廢氣排入大氣，能量沒有被充分利用。由于消失模模樣的軟化溫度在80℃左右，所以一般只能采用低溫烘干，干燥效率不高。模樣干燥時形成不利的溫度梯度，通常水分遷移的方向是按照從高溫向低溫方向進行的，在干燥前期模樣的心部總是聚集了大量的水分，厚大件需要較長時間干燥才能除盡水分，延長了干燥時間。第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日4必須建立行之有效的溫控系統(tǒng)，否則低溫達不到干燥的目的，高溫很容易讓白模變形萎縮。易燃品泡沫塑料與加熱器的高溫構成了嚴重的火災隱患，所以干燥室或熱源必須進行特殊防火安全處理。為減少熱量的損失，干燥室通常設置密封隔熱防火層，增加建造成本。工作人員必須在高溫高濕的環(huán)境下進行操作，工作環(huán)境惡劣。設備復雜，加大了投資和維護成本。第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日5二、模樣干燥機理1.模樣的干燥實現(xiàn)的兩個條件水分在模樣表面的蒸氣分壓必須高過干燥介質空氣中的蒸氣分壓，模樣表面水分才能蒸發(fā)。水的飽和蒸汽壓隨溫度的增加而增大，一定的空氣介質溫度有利于模樣表面水分的蒸發(fā)。第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日62.影響模樣的干燥速度的因素①模樣表面水分的汽化速度。蒸發(fā)量可用下式表示：

式中——蒸發(fā)出的水量

——模樣蒸發(fā)表面積

——飽和水蒸氣壓

——空氣中水蒸汽壓

——蒸發(fā)時當?shù)卮髿鈮?/p>

——蒸發(fā)時水隨空氣速度的蒸發(fā)系數(shù)第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日7模樣表面積F和大氣壓Pm是固定的，所以在模樣干燥過程中適當?shù)臏囟龋梢员ＷCP1）、降低空氣中的濕度即降低水蒸汽壓P2或增加空氣的流動速度C，均可加快模樣的干燥。②水分由模樣內部向表面擴散的速度。第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日8式中——水分擴散密度

——絕對干燥材料的容積重量

——濕度和溫度不同變化的等溫系數(shù)

——熱濕度傳導系數(shù)

——濕度梯度

——溫度梯度△t前面的正負號：當濕度梯度與溫度梯度方向一致時取正值，相反時取負值。在烘干干燥過程中溫度梯度和濕度梯度作用相反，因此增加濕度梯度或降低溫度梯度均利于烘干干燥的進行。第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日93.相對濕度對干燥的影響相對濕度是指某一溫度下，空氣中水蒸汽的飽和程度。公式表示如下：式中——空氣的相對濕度

——飽和水蒸氣壓

——空氣中水蒸汽壓第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日10

空氣的相對濕度與溫度、水蒸汽壓和大氣壓有關。相對濕度越低，越有利于干燥的進行，當＝100%時模樣的干燥將停止。實際生產(chǎn)中，常采用烘干干燥技術。溫度只能保證飽和水蒸氣壓P1有較大值，隨著干燥的進行，干燥室的相對濕度逐步升高接近100%，即P2接近P1時，干燥速度將顯著下降。常用的辦法是對干燥室進行通風換氣以第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日11降低干燥室的濕度亦即P2，使干燥過程得以繼續(xù)進行。由于水的汽化熱值很高，水蒸氣攜帶的最主要熱量被作為廢氣排出到室外，能源浪費很大。冷凍除濕的方法，能始終使空氣的相對濕度保持在相對較低值，也就是降低空氣中的水蒸汽壓P2，模樣干燥得以順利進行。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日12三、冷凍除濕干燥技術1.冷凍式除濕機工作原理現(xiàn)代科技的發(fā)展使冷凍式除濕機技術已比較成熟，機械一般由制冷系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、自動控制器等組成（見圖1），其除濕工作原理如下。

第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日131.壓縮機2.蒸發(fā)器3.過濾器4.膨脹閥5.通風機6.冷凝器圖1普通型除濕機原理圖Fig.1Schematicgeneraldehumidifier

第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日14制冷系統(tǒng)（內循環(huán)）：由壓縮機1壓縮出來的高溫高壓制冷劑氣體進入冷凝器6，將熱量傳給冷干空氣后，冷凝成低溫高壓液體，經(jīng)膨脹閥4節(jié)流后變成低溫低壓的液體進入蒸發(fā)器2，汽化后吸收通過蒸發(fā)器的高濕空氣中的熱量，變成低溫低壓氣體，被吸入壓縮機1進行壓縮，如此往復循環(huán)。送風系統(tǒng)（外循環(huán)）：濕空氣被通風機5從過濾器3吸入后，在蒸發(fā)器2被冷卻到露點溫度以下，析出凝第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日15結水，絕對含濕量下降，再進入冷凝器6，吸收制冷劑的熱量而升溫，相對濕度降低，變?yōu)楦蔁峥諝猓赏L機5送入干燥室。消失模模樣干燥，采用普通型除濕機工作原理是：由通風機將潮濕空氣吸入機內，蒸發(fā)器將水蒸氣凝結成水，系統(tǒng)將水排出室外，冷凝器把冷干空氣加熱，生產(chǎn)出干燥熱空氣排入室內，加熱因模樣水分蒸發(fā)而降溫的空氣，如此循環(huán)使室內濕度降低，第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日16潮濕空間逐步達到干爽的效果。同時，模樣表面的水分不斷蒸發(fā)，模樣內部水分不斷向表面擴散，逐步完成模樣的干燥。干燥前期模樣水分大量蒸發(fā)，室溫會略有降低，后期室溫會略有升高，總體相對穩(wěn)定。

第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日172.用冷凍式除濕機干燥模樣的優(yōu)點節(jié)約能源。干燥室中空氣會因模樣水分蒸發(fā)而失去大量熱量。水蒸氣在通過除濕機蒸發(fā)器時被凝冷成水，所攜帶的熱量以液化熱（等于模樣水分蒸發(fā)汽化熱）的形式釋放出來，加熱冷空氣后經(jīng)過通風機返回干燥室。因此理想條件下（如完全密閉等）在“水（模樣）→水蒸氣（空氣）→水（室外）”的循環(huán)過程中，除機器的消耗外，能量無額外的損耗。

第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日18實現(xiàn)常溫工作。由于除濕機的工作可以使干燥室的相對濕度保持在較低值，即便適當降低飽和水蒸汽壓P1值也就是降低干燥室工作溫度到常溫，模樣的干燥過程仍可正常進行，以獲得工作人員避免在高溫高濕惡劣環(huán)境中工作的條件。常溫的條件還可以使干燥室不必做特殊隔熱防火層處理。

第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日19加快模樣水分擴散速度，減少厚大件干燥時間。一方面由于干燥室和模樣表面的濕度下降，濕度梯度必然增加；另一方面模樣表面水分的蒸發(fā)使模樣表面溫度略微降低，溫度梯度總為正值或較小的負值?，F(xiàn)代冷凍式除濕機技術成功實現(xiàn)24h無人自動控制。一種獲國家專利的技術方法是采用冷凍除濕機的方法，通過控制降低干燥室的相對濕度，同時輔以簡單的加熱裝置來實現(xiàn)常溫下模樣的干燥過程。

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四、應用實例

2008年某公司擬利用一間約150m3舊廠房改造成消失模模樣干燥室，預計年產(chǎn)1000t消失模鑄件。當時形成兩種設計方案。一種是采用傳統(tǒng)烘干干燥方式。方案如下：①電發(fā)熱管10×2kW，②換氣扇2×0.37kW，③自動溫控系統(tǒng)一套，④照明燈2×0.1kW，⑤房間四壁和頂做泡沫塑料隔熱層和石棉布防火層，并密封裝修。總功率約21kW，投資約1.7萬元。干燥室控制溫度45～50℃，相對濕度≤55％。

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另一種是普通型除濕機輔以紅外燈加熱干燥方式。方案如下：①除濕機1×2.82kW，②紅外線燈（浴霸燈兼照明用）4×0.25kW，③房間做簡易密封裝修。總功率約4kW，投資約0.75萬元。干燥室控制溫度20～30℃，除濕機設定相對濕度＜30％。理論計算，相對方案一可節(jié)電80%。該公司采用了方案二，經(jīng)過兩年生產(chǎn)運行，完全滿足年產(chǎn)1000t鑄件的要求。圖2是該公司實施的方案示意圖。第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日221.墻壁2.浴霸燈3.溫度濕度計4.天花板5.除濕機排水管6.除濕機7.干燥中的模樣8.模樣支撐架9.自閉門圖2白模干燥房Fig.1Molddryingroom

第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日23該干燥室正常工作情況是：除濕機24h采用連續(xù)除濕模式運行,當室內相對濕度＜30％除濕機自動關閉，＞30%自動運行。紅外線燈由人工在白天上班時掌握控制，室溫＜20℃開啟，＞30℃或下班時關閉。正常生產(chǎn)時圖1中通風機5出風口溫度＞40℃，紅外線燈通常只在工作人員進入室內需要照明時使用。由于除濕機除濕量大、干燥速度快，干燥效果明顯，20kg左右的鑄件模樣，涂掛第一遍涂料的模樣次日可涂掛第二遍涂料，再次干燥后，第三天即可造型。

第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日24圖3是該公司選用的是型號為CFZ-7S的工業(yè)除濕機，其主要性能參數(shù)是：除濕量為168升水/天，電源為380V、50HZ，額定輸入功率為2.82kW，循環(huán)風量為2000m3/h，控制方式為全濕度顯示，微電腦自動控制除濕，自動化霜。由于其有較大的循環(huán)風量，選擇合理的安放位置或稍加改造出風口，即可在干燥室內獲得流動的空氣以加速干燥過程。

第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日25圖3CFZ-7S的工業(yè)除濕機Fig.3CFZ-7Sindustrialdehumidifier第二十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日26五、結束語干燥模樣的能耗是消失模鑄造能耗的重要部分。在某一地域影響模樣干燥的因素主要取決于干燥室的濕度、溫度和干燥室內空氣對流的速度。相對較低的濕度和適當?shù)臏囟纫约笆覂瓤斓娘L速有利于模樣的干燥。適用于中小鑄造車間的干燥室采用冷凍除濕技術，實現(xiàn)了大部分能源的循環(huán)再利用，大大降低了能源消耗。干燥室常溫低濕的工作環(huán)境極大改善了操作第二十七頁，共二十八頁