Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
17.2.2. ОБЛУЧАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ СУШКИ
Установки применяются для сушки лакокрасочных покрытий, пропиточных лаков, бумажно-бакелитовых изделий, древесины, бумаги, типографских оттисков, резины, клея прн строительных работах, в пищевой промышленности, в сельскохозяйственном производстве [17.7, 17.10].
Скорость сушки зависит от скорости испарения после иагрева влажного материала до установившейся температуры ГВсп, прн которой в течение продолжительного времени происходит испарение влаги. Величина Тжсп определяется из выражения (17.1) при условии —>оо, причем в первый период сушки испарение происходит иа поверхности тела, скорость испарения q определяется из соотношения
Я =
Ч" Qk
(17.2)
¦amy о
aw дт
± б—— дх дх
где ат — коэффициент диффузии влаги; у о — плотность сухого вещества материала; W — содержание влаги, %; х — линейная координата; б— термоградиентиый коэффициент. Выражение (17.3) показывает, что интенсификация процесса сушки достигается в том случае, если градиенты влагосодержания и температуры направлены одинаково изнутри наружу; что достигается при ИК сушке. Встречное направление градиентов характерно для конвективной сушки.
Обдув поверхности материала холодным воздухом способствует удалению паров и увеличивает градиент температуры, что в итоге приводит к интенсификации процесса сушки. Еще больший эффект достигается при периодическом облучении материала и обдуве его поверхности холодным воздухом [17.5].
Сушка материала происходит при температуре испарения. После практически полного испарения влаги температура материала повышается и достигает максимального значения.
Отверждение лакокрасочных покрытий представляет собой сушку с одновременным термопреобразованием материала.
Так, если у термопластичных материалов процесс формирования пленки сводится к удалению растворителя. то у термореактивиых ои связан как с удалением растворителя, так и с химическими превращениями (по-ликонденсацией. полимеризацией), приводящими к образованию пленки с необратимой структурой (см. также § 17.3).
Спектральный состав ИК излучения для отверждения выбирается с учетом оптических характеристик пленки и подложки. Как правило, все лаковые полимеры хорошо пропускают ИК излучение с Х<6 мкм. В области спектра 71=2-7-6 мкм коэффициент отверждения лакокрасочных покрытий светлых и темных тонов для близких по составу групп лакокрасочных материалов практически одинаков. В коротковолновой ИК области (X=*0,8-i-2 мкм) коэффициент поглощения существенно зависит от цвета: при одинаковой облученности температура нагрева белых и светлых покрытий ниже, чем черных и темных.
В заключительной стадии процесса отверждения эффективно применение селективного ИК излучения с частотой, соответствующей частоте колебаний химической связи функциональной группы, определяющей процесс химических превращений. В результате воздествия селективного излучения процесс образования полимера, составляющего основу лакокрасочной пленки, в значительной степени ускоряется.
Продолжительность сушки определяется эмпирической зависимостью [17.11]
t = 10° Нь Т,
(17.4)
где QK — конвективный подвод теплоты к материалу. Величина QK будет положительной, если температура воздуха выше температуры материала.
При выборе спектрального состава источников излучения для сушки влажных материалов необходимо учитывать не только спектральное поглощение материала, но и спектральное поглощение воды.
В следующий период скорость сушки лимитируется интенсивностью подвода влаги изнутри тела к поверхности испарения:
где t — продолжительность сушки покрытия толщиной Д1 = 20 мкм; Н — твердость лакокрасочной пленки; Т— температура нагрева пленки, °С; а, Ь, с — постоянные, зависящие от природы лакокрасочного материала и толщины пленки.
Продолжительность сушки U лакокрасочных покрытий толщиной Д2 от 20 до 60 мкм определяется из выражения
А
Ai
(17.5)
(17.3)
где t\ — продолжительность сушки покрытия толщиной Ai = 20 мкм, определяемая по номограмме; л = 0,5-*--ь0,7 для синтетических лакокрасочных материалов, л = = 0,5-^0,8 для маслосодержащих лакокрасочных материалов. При температурах сушки свыше 150 “С значение
436
Облучательные светотехнические установки
(Разд. 17
Таблица 17.3. Общая характеристика установок для сушки
Область применения (отрасль промышленности) Объект сушкн (приемник ОИ) Уровень облуч еи-ностн (ориентировочно), кВт/м1 Температура сушки (ориентировочно) ®С Время сушкн, мнн Время конвек* тнвной сушкн, мнн
Сушка лакокрасочных покрытий (автомо* бильная, машиностроительная, электротехническая. легкая, мебельная и др.) Эмали, лакн, растворители на металлических нлн деревянных подложках 0,5—20 80—200 1-30 10—500
Сушка древесины, бумаги, клея иа древесно-стружечных плитах (строительство, деоевообработка. бумажное производство) Дерево, бумага, вода, клей, латексное покрытие 0,5—5 50—60 0,5—10 20—600
Сушка оттисков и клееных изделий (полиграфия) Типографская краска, растворитель, лак. тушь, клей иа бумажных нлн картонных подложках 1—8 0,01—3 0,5—10
Сушка тканей, фетровых и войлочных изделий. Сушка тканей, пропитанных латексом (текстильная, легкая) Ткань, вода, аппретура 1—15 50—180 5—10 30—60
