Soluţii de uscare prin radiaţie
Situaţia
Diverse procese tehnologice necesită uscarea materialelor prelucrate. Ȋn procesul de ȋncălzire ȋn vederea uscării au loc de obicei toate cele trei moduri de transfer de caldură, ȋnsă ȋn fiecare caz particular, ȋn funcţie de metoda de ȋncălzire folosită şi construcţia instalaţiei, predomină ȋn general numai un singur mod de transfer de caldură, celelalte două participȃnd ȋntr-o mai mica măsură.
Probleme
- Ȋn cazul transmiterii căldurii prin conducţie şi convecţie ȋncălzirea corpurilor depinde de diferenţa de temperatura dintre izvorul de căldură şi material. Pe măsură ce materialul se ȋncălzeşte, viteza de ridicare a temperaturii scade, această scădere devenind cu atȃt mai accentuată cu cȃt diferenţa de temperatură dintre material şi mediu se micşorează.
- Materialul supus ȋncălzirii prin convecţie nu pot depăşi temperatura mediului ȋnconjurător.
- Ȋncălzirea prin convecţie se realizează ȋncet.
- Pierderile de căldură sunt semnificative, fluidul ȋncălzind ȋn mod dispersat şi pereţii incintei ȋn care se realizează ȋncălzirea.
- Ţinerea sub control a temperaturii se realizează dificil, ȋn interiorul incintei există neuniformităţi, stratificări.
Comportarea materialelor la uscare constituie baza reală de calcul ale uscătoarelor industriale. Aceasta nu se poate determina decȃt experimental, deoarece factorii care influentează evaporarea umidităţii, respectiv a solventului variază ȋn spaţiu şi ȋn timp şi materialul supus uscării işi schimbă caracteristicile ȋn timpul procesului.
Ȋn procesul de uscare cu aer cald, căldura se transmite numai suprafeţei materialului deoarece aerul cald nu poate pătrunde ȋn masa acestuia. De la suprafaţa materialului căldura se transmite prin conductibilitate termică. Din cauza conductibilităţii termice reduse a materialului, egalizarea temperaturii exteriorului şi interiorului acestuia se produce ȋncet, pe suprafaţa acesteia menţinȃndu-se o temperatură mai ridicată iar ȋn masa şi pe suprafaţa adiacentă suportului, o temperatură mai scazută. Ca urmare a gradientului de temperatură astfel creat, materialul ȋncepe să se ȋntărească de la suprafaţă spre interior. Pe suprafaţa liberă se produce o crustă care ȋmpiedică apoi ieşirea apei/solventului din interiorul materialului.
Ȋn cazul uscării prin convecţie (cu aer cald sau cu gaze de ardere), temperatura straturilor interioare este mai mică decȃt temperatura suprafeţei, iar temperatura finală a corpului nu poate depăşi temperatura agentului purtător de căldură. Deplasarea umidităţii din interior către suprafaţa materialului se face numai datorită gradientului de umiditate existent ȋntre straturile interioare şi exterioare ale materialului. Ȋn acest caz temperatura ȋn interiorul materialului este mai mică decȃt la suprafaţa lui, de aceea gradientul de temperatură are o influenţă negativă şi frȃnează deplasarea umidităţii ȋn material prin creerea unei cruste ce impiedică ieşirea umidităţii din material.
Gradientul de temperatură va duce la dilatări şi contracţii neuniforme straturile superioare vor fi supuse la ȋntindere, iar cele inferioare la compresiune ȋn faza initială a uscării şi invers ȋn faza finală. Tensiunile care iau naştere ȋn material ȋn procesul uscării devin şi mai mari ȋn cazul uscării mai intense.
Implicaţii
- Productivitate scăzută
- Consum de energie ridicat.
- Instalaţii complexe cu gabarit mare
- Posibilitatea degradării termice a materialului ȋncălzit
Urmarea apariţiei crustei este formarea unor başici şi crăpături pe suprafaţa stratului de lac, defect care face cateodată inutilizabilă lăcuirea sau vosirea realizată.
Pentru accelerarea uscării prin convecţie trebuie să se ridice temperatura cȃt mai mult, efectul de formare a crăpăturilor este ȋnsă cu atȃt mai puternic cu cȃt temperatura deci gradientul de temperatură este mai mare.
Temperatura agentului purtător (aer cald sau gaze de ardere trebuie reglată corect şi nu poate depăşii temperatura materialului supus uscării).
Ȋn cazul uscării prin convecţie, productivitate este scazută, procesul de uscare decurge ȋncet şi durează mai multe ore deoarece viteza de uscare este limitată de rezistenţa materialelor la eforturi neuniforme de ȋntindere şi compresiune. Ȋn cazul accelerării uscării materialul se degradează, apar pori, fisuri, crăpături, başicări etc..
Gabarite mari ale uscatoarelor prin convecţie.
Cost ridicat al investiţie al uscatoărelor prin convecţie
Solutii
1. Documentaţi-vă din următoarele surse:
Comparaţie ȋntre ȋncălzirea prin convecţie şi ȋncălzirea prin radiaţie
2. Utilizaţi surse locale de ȋncălzire prin radiaţie, specifice fiecărei aplicaţii ȋn parte.
3. Apelaţi la serviciile noastre de tip ESCO:
Studii de necesitate şi oportunitate
Ȋntreţinere/Reparaţii preventive
Beneficii
- Ȋn cazul ȋncălzirii prin radiaţie energia transmisă este independentă de temperatura materialul ȋncălzit, viteza de ȋncălzire este frȃnată numai de eventualele efecte de răcire prin curenţi de convecţie din jurul corpului, sau de reflexia sau reradierea a unei părţi a energiei de către corp,
- Ȋncălzirea prin radiaţie poate duce la ridicarea temperaturii materialului mult peste temperatura mediului ambiant, ȋn funcţie de sursa de radiaţie şi distanţa faţă de aceasta putȃnd ajunge la temperaturi de 300-350 grd. C.
- Ȋncălzirea materialelor expuse radiaţiei se realizează foarte rapid, energia radiantă ia naştere imediat după punerea ȋn funcţiune a izvorului de radiaţie,
- Pierderile de căldură sunt mult reduse, radiaţiile de natură electromagnetică nu ȋncălzesc mediul ambiant şi sunt dirijate sub forma de fascicul asupra corpului ce urmeaza a se ȋncălzi,
- Ȋncălzirea prin radiaţii cu sursele noastre permite un reglaj continuu şi precis al temperaturii.
Procesul de uscare prin radiaţie are la bază expunerea la surse de radiaţie mai precis la radianţii cu ţesatură metalică dispuşi la o anumită distanţă de piesă. După caz, o parte din radiaţiile incidente pe suprafaţă, pătrund ȋn masa materialului. La ȋncălzirea prin radiaţie căldura se naşte ȋn interiorul stratului iradiat. Prin aceasta se produce nu numai o ȋncălzire mai uniformă, dar şi mai rapidă ȋn ȋntreaga masă a materialului. Procesul de uscare se face din interior sper exterior şi apa/solventul poate părăsi materialul fără pericol de formare a băşicilor şi crăpăturilor ce intervin ȋn cazul uscării accelerate prin convecţie.
- pondere ridicată de uscare prin radiaţie, ȋn cazul uscătoarelor tunel posibilitatea asigurării mixte şi a uscării prin convecţie (cu gaze de ardere sau cu are cald recuperat) dă posibilitatea aplicării şi la piese cu forme relativ complicate
- reglaj facil şi modulare a intensităţii de radiaţie.
- nu se realizează crustă la suprafaţa materialului, uscarea se realizează de la interior spre exterior
- timp de uscare de 5-6 ori mai redus faţă de uscare cu aer cald sau cu gaze de ardere
- eficienţă energetică superioară şi posibilitatea recirculării şi a recuperării căldurii din gazele de ardere.
- noxe emanate mult mai reduse datorate atȃt reducerii consumului de combustibil cȃt şi a utilizării arzătoarelor radiante cu ţesatură metalică
- spaţiu ocupat de utilaj redus cu 300%, ȋn special datorită lungimii reduse a uscătorului
- punere ȋn funcţiune rapidă şi timp de intrare ȋn regim foarte redus
- posibilitatea setării ȋn plaje largi a vitezei de deplasare a conveiorului, a intensităţii de radiaţie şi a temperaturii interioare a uscătoarelor face ca acestea să se poată adapta pentru diverse tipuri de lacuri si vopsele, sau pentru diverse tipuri şi forme de piese.