电伴热装置在二氧化碳汇流排上的应用

作者：信息来源:模具 2008-5-13

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

水玻璃砂吹CO2的化学反应，为吸热反应。温度高，化学反应速度快。从温度对反应速度规则(范特荷甫规则)可知，温度每升高10 ℃，反应速度常数增为原速度常数的2～4倍。温度低，化学反应速度则降低。...

水玻璃砂吹CO₂的化学反应，为吸热反应。温度高，化学反应速度快。从温度对反应速度规则(范特荷甫规则)可知，温度每升高10 ℃，反应速度常数增为原速度常数的2～4倍；温度低，化学反应速度则降低。特别在冬季，由于环境温度较低，水玻璃砂不易被CO₂吹硬，延了模样起模时间，不仅消耗掉大量CO₂，而且容易造成过吹，使型砂强度达不到工艺规定的要求。
　　解决冬季水玻璃砂硬化速度慢的办法之一，就是将CO₂加热到某一工艺温度，以提高水玻璃砂硬化速度。为了实现一工艺目标，我单位采用了CO₂汇流排集中供气的方法，实现了CO₂的加热和伴热输送，图1是CO₂汇流排示意简图。

图1　CO₂汇流排示意简图

　　从图1可以看出，电加热器设在高、低减压阀之前，其作用是将CO₂加热到规定的工艺温度范围内和防止CO₂液体在气化时，因大量吸热形成CO₂干冰堵塞减压阀。
　　由于我单位厂房保暖性较差，在冬季厂房室内环境温度比较低(平均在1～5 ℃)，再加上CO₂传输路线长，造成加热后CO₂气体在向造型工部传输过程中损失许多热量，从而影响水玻璃砂吹气硬化速度。为了保证CO₂气体在传输过程中，始终保持在某一温度范围内(一般为35～40 ℃)，选择了较先进的电伴热装置，实现了伴热输送CO₂气体。
1　电伴热的概念及应用
　　电伴热是用电热来补充被伴物体在工艺过程中所散失的热量或补充热量，使介质维持在某一温度范围内。电伴热与电加热有两点明显的区别：
　　(1) 电伴热所需电量大大低于电加热；
　　(2) 传统电加热在一个点或小面积上高度集中加热，而电伴热是在管线上长度方向或大面积上均匀放热。
　　电伴热的优点
　　(1) 理想的伴热管线要求伴热量能随温度变化而变化。电伴热就可以通过温控系统严格跟踪所需补充的热量，而蒸汽和热水伴热却极难做到。
　　(2) 电伴热装置简单、发热均匀、温控准确、反应快捷、可实现自动化管理。
　　(3) 电伴热装置一般为柔性体，在传输送管线表面上布置灵活、紧凑和方便。
　　(4) 节约钢材，热水伴热通常为一来一去双管，采用电伴热可取消伴热钢管。
　　(5) 可靠性高，使用寿命长，传输无泄漏，日常维护保养工作量很小。
2　电伴热的工作原理与结构
　　我单位选用的电热带为RDP-J型恒功率电热带其结构与工作原理是电源母线为二根平行绝缘铜线，在内绝缘层上缠绕电热丝，并将电热丝每隔一定距离(即发热节长)与母线连接，形成连续并联电阻(见图2)。母线通电后，各并联电阻发热，因而形成一条连续的加热带。

图2　RDP₂-J₃型恒功率电热带结构图

　　该电热带富有柔软性，可以方便地紧贴管道表面敷设。此外，电热带在现场能按实际需要任意剪切。
　　恒功率电热带与温度器配合使用时，能较精确维持管道内的介质温度。
3　电热带的选型
　　电热带的种类很多，选择经济、实用的电热带是十分重要的。
　　首先确定管路在传输CO₂时的热量损失，然后根据管路散失热量及CO₂介质维持温度选择相应的电热带，电热带的最高维持温度必须高于介质温度。关于管路热损失的计算方法，生产厂家在销售产品时，提供理论计算公式或管道散失热量经验数据表，用户可根据实际情况按表选用。
　　我单位根据实际情况，选用的是RDP-J-40型恒功率电热带，主要技术特征：
　　额定电压　　　　　　　　220 V
　　额定功率　　　　　　　　40 W/m
　　发热节长　　　　　　　　630 mm
　　最大使用长度　　　　　　120 m
　　流体最高维持温度　　　　75 ℃
4　电热带的安装
　　安装电热带应注意以下几点：
　　(1) 施放电热带时不要打硬折；
　　(2) 电热带应紧贴管道表面，以利散热；
　　(3) 安装电热带应采用铝胶带粘贴，一是增大散热面，有利于导热；二是方便安装。
　　(4) 电热带不允许叠绕、交叉；避免造成交叉处过热。
　　(5) 电热带配电系统应具有过载、漏电保护。
　　各种场所电热带的安装，如图3所示。

(A) 电热带缠绕管道示意图(B) 电热带螺旋
缠绕管道(C) 电热带缠绕三叉管(D) 电热带缠绕
阀门图3　不同场所电热带安装图

5　结束语
　　采用电加热和电伴热输送CO2气体，有利于提高水玻璃与CO2的反应速度，是提高水玻璃砂硬化速度的途径之一。需要注意的是单纯提高CO2气体温度，是不能明显解决冬季水玻璃砂硬化速度慢的问题，对于有条件的企业控制好砂温和工作环境温度即能解决问题；对于条件差一些的单位，可以在提高水玻璃砂和CO2温度上下功夫，即控制好冬季的水玻璃砂和CO2温度。此外，再采取脉冲输送CO2气体，可以节约大量的气体，则会取得更令满意的效果。