蒸汽加热模具的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种蒸汽加热模具的设计方法，包括获取待成型纸胚所需要的热量；选定蒸汽加热模具的型腔表面的温度T

【技术实现步骤摘要】
蒸汽加热模具的设计方法


[0001]本专利技术涉及蒸汽加热模具的
，具体而言，涉及一种蒸汽加热模具的设计方法。

技术介绍

[0002]目前，现有技术中的纸浆成型装置包括蒸汽加热模具，蒸汽加热模具内通有饱和高温蒸汽，通过饱和高温蒸汽能够对纸浆进行加热并使纸浆成型。
[0003]然而，现有技术中的蒸汽加热模具内的高温蒸汽在加热过程中无法大量发生相变，因而使得高温蒸汽释放的热量有限，换热效率较低，从而不能有效利用高温蒸汽对纸胚进行连续加热生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种蒸汽加热模具的设计方法，以解决现有技术中的蒸汽加热模具不能满足对纸胚进行连续加热生产的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种蒸汽加热模具的设计方法，蒸汽加热模具适用于纸浆成型装置，蒸汽加热模具的设计方法包括：获取待成型纸胚所需要的热量；选定蒸汽加热模具的型腔表面的温度T
腔
、蒸汽加热模具内的蒸汽通道与蒸汽加热模具的型腔表面的距离δ、蒸汽通道的管径d以及蒸汽通道的数量N1；根据待成型的纸胚所需要的热量对蒸汽通道进行换热计算以得到蒸汽通道的总长度L
总
，根据蒸汽通道的总长度L
总
和蒸汽通道的数量N1计算得到单个蒸汽通道的长度L，以通过设定蒸汽通道的内径d、单个蒸汽通道的长度L以及蒸汽通道的数量N1使蒸汽通道内的蒸汽发生相变，并利用蒸汽发生相变释放的热量对待成型纸胚进行连续加热生产。
[0006]进一步地，获取待成型纸胚所需要的热量包括：根据待成型纸胚的温度、待成型纸胚的干度、待成型纸胚的质量、成品的干度以及每板待成型纸胚的成品数量计算待成型纸胚所需要的热量。
[0007]进一步地，计算待成型纸胚所需要的热量包括：计算每千克待成型纸胚所需要的热负荷Q
总
，Q
总
＝Q
水
+Q
汽
+Q
吸
；其中，Q
水
为每千克待成型纸坯内的水加热至100摄氏度所需要的热量，Q
汽
为每千克待成型纸坯内的水气化所需要的热量，Q
吸
为每千克待成型纸坯所吸收的热量。
[0008]进一步地，在得到待成型纸胚所需要的热量Q
总
后，设计方法还包括：计算每板待成型纸胚加热为成品所需要的热量Q1，Q1＝Q
总
×
m
×
N2，其中，m为每个待成型纸胚的质量，N2为每板待成型纸胚所加工得到的成品的数量。
[0009]进一步地，在得到待成型纸胚所需要的热负荷Q1后，设计方法还包括：根据待成型纸胚所需要的热负荷Q1计算蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2；Q2＝Q1/β，其中，β为蒸汽加热模具的热效率。
[0010]进一步地，在得到蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2后，设计方法还包括：根据
蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2计算蒸汽通道的壁温T
管壁
，并根据蒸汽通道的壁温T
管壁
计算得到蒸汽通道的总长度L
总
。
[0011]进一步地，根据蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2计算蒸汽通道的壁温T
管壁
包括：先计算蒸汽通道内的蒸汽传递至待成型纸胚处的热流量q
热
，其中，t为连续生产中合模时间；随后根据q
热
的值以及公式计算得到ΔT
导热
，其中A
纸
为每板待成型纸胚的加热面积；随后根据ΔT
导热
的值以及公式T
管壁
＝T
腔
+ΔT
导热
，计算得到T
管壁
。
[0012]进一步地，在得到蒸汽通道的壁温T
管壁
后，设计方法还包括：选定蒸汽通道内的蒸汽的温度T
蒸汽
，并使T
蒸汽
＞T
管壁
；根据牛顿冷却公式q
热
＝hA
管
(T
蒸汽
‑
T
管壁
)，计算得到蒸汽通道的总长度L
总
；其中，h为冷凝传热系数，A
管
＝πdL
总
。
[0013]进一步地，在计算蒸汽通道的总长度L
总
之前，设计方法还包括：确定蒸汽通道内的流动雷诺数Re和努谢尔特数Nu，并根据蒸汽通道内的流动雷诺数Re和努谢尔特数Nu计算蒸汽通道内的蒸汽与管壁之间的冷凝换热系数h。
[0014]进一步地，确定蒸汽通道内的流动雷诺数Re和努谢尔特数Nu包括：先计算蒸汽通道内的蒸汽体积流量q
v
，其中，γ为饱和蒸汽冷凝成为饱和水释放的潜热，ρ为饱和蒸汽密度；根据计算得到的蒸汽通道内的蒸汽体积流量q
v
的值计算蒸汽通道内的蒸汽的流速v，并根据蒸汽通道内的蒸汽的流速v计算得到蒸汽通道内的流动雷诺数Re和努谢尔特数Nu。
[0015]进一步地，计算蒸汽通道内的蒸汽的流速v包括：将蒸汽通道的数量N1以及计算得到的蒸汽通道内的蒸汽体积流量q
v
的值代入公式以得到v的大小；其中，N1为蒸汽通道的通道数量。
[0016]进一步地，在计算得到蒸汽通道的总长度L
总
后，根据蒸汽通道的通道数量N1计算得到单个蒸汽通道的长度L以及蒸汽通道的布局；其中，L＝L
总
/N1。
[0017]进一步地，在得到单个蒸汽通道的长度L后，对单个蒸汽通道内的压降与压降要求进行比较；当蒸汽通道内的压降小于压降要求的预设值时，确定蒸汽通道的L、d和N1的取值均满足要求；当蒸汽通道内的压降大于压降要求的预设值时，重新选定蒸汽通道的数量N1并重复上述过程以得到蒸汽通道的长度L的值，直至蒸汽通道内的压降小于压降要求的预设值。
[0018]应用本专利技术的技术方案，通过设置合适的蒸汽通道的内径、蒸汽通道的内径d、单个蒸汽通道的长度L以及蒸汽通道的数量N1和布局，能够使得蒸汽通道内的蒸汽发生相变产生的热量大于纸胚成型所需要的热量，从而能够满足纸胚的连续加热生产所需要的热量，以便于对纸胚进行连续生产。因此，通过本专利技术提供的技术方案，能够解决现有技术中的蒸汽加热模具不能满足对纸胚进行连续加热生产的技术问题。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了根据本专利技术的实施例提供的蒸汽通道向纸胚传热的示意图；
[0021]图2示出了根据本专利技术的实施例提供的设计方法的流程图。
[0022]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0023]10、蒸汽加热模具；20、蒸汽通道；30、纸胚。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，所述蒸汽加热模具适用于纸浆成型装置，所述蒸汽加热模具的设计方法包括：获取待成型纸胚所需要的热量；选定所述蒸汽加热模具的型腔表面的温度T
腔
、所述蒸汽加热模具内的蒸汽通道与所述蒸汽加热模具的型腔表面的距离δ、所述蒸汽通道的管径d以及所述蒸汽通道的数量N1；根据待成型的纸胚所需要的热量对所述蒸汽通道进行换热计算以得到所述蒸汽通道的总长度L
总
，根据所述蒸汽通道的总长度L
总
和所述蒸汽通道的数量N1计算得到单个所述蒸汽通道的长度L，以通过设定所述蒸汽通道的内径d、单个所述蒸汽通道的长度L以及所述蒸汽通道的数量N1使所述蒸汽通道内的蒸汽发生相变，并利用蒸汽发生相变释放的热量对待成型纸胚进行连续加热生产。2.根据权利要求1所述的蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，获取待成型纸胚所需要的热量包括：根据待成型纸胚的温度、待成型纸胚的干度、待成型纸胚的质量、成品的干度以及每板待成型纸胚的成品数量计算待成型纸胚所需要的热量。3.根据权利要求2所述的蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，计算待成型纸胚所需要的热量包括：计算每千克待成型纸胚所需要的热负荷Q
总
，Q
总
＝Q
水
+Q
汽
+Q
吸
；其中，Q
水
为每千克待成型纸坯内的水加热至100摄氏度所需要的热量，Q
汽
为每千克待成型纸坯内的水气化所需要的热量，Q
吸
为每千克待成型纸坯所吸收的热量。4.根据权利要求3所述的蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，在得到待成型纸胚所需要的热量Q
总
后，所述设计方法还包括：计算每板待成型纸胚加热为成品所需要的热量Q1，Q1＝Q
总
×
m
×
N2，其中，m为每个待成型纸胚的质量，N2为每板待成型纸胚所加工得到的成品的数量。5.根据权利要求4所述的蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，在得到待成型纸胚所需要的热负荷Q1后，所述设计方法还包括：根据待成型纸胚所需要的热负荷Q1计算所述蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2；Q2＝Q1/β，其中，β为所述蒸汽加热模具的热效率。6.根据权利要求5所述的蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，在得到所述蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2后，所述设计方法还包括：根据所述蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2计算所述蒸汽通道的壁温T
管壁
，并根据所述蒸汽通道的壁温T
管壁
计算得到所述蒸汽通道的总长度L
总
。7.根据权利要求6所述的蒸汽加热模具的设计方法，其特征在于，根据所述蒸汽通道内的蒸汽需要释放的热量Q2计算所述蒸汽通道的壁温T
管壁
包括：先计算所述蒸汽通道内的蒸汽传递至待成型纸胚处的热流量q
热
，其中，t为连续生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建明，张长春，李援开，李卫华，
申请(专利权)人：珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：