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消失模铸造白区烘干房节能提效技术研究(定稿) 分类号学号Mxx70608学校代码10487密级硕士学位论文消失模铸造白区烘干房节能提效技术研究学位申请人易娜学科专业材料加工工程指导教师叶升平教授答辩日期2xx年年212月月131日A ThesisSubmitted inPartial Fulfillmentof theRequirements for the Degreeof Masterof EngineeringThe EnergyConservation andEfficiency TechnologyResearch ofLost FoamCasting Drying Room Candidate:Yi,Na Major:Material ProcessingEngineering Supervisor:Prof.Ye ShengpingHuazhong Universityof Scienceand TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.China December,xx独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”）学位论文作者签名指导教师签名日期年月日日期年月日本论文文华中科技大学硕士学位论文I摘摘要近年来，消失模铸造凭借其制造工序简单、生产效率高、尺寸精度高、加工余量少及绿色环保等优点，在我国得到迅速的发展并受到很多企业追捧。 在消失模铸造中，白区模样的最终质量80%以上决定了铸件的质量，而白模涂料的烘干是影响白模质量的重要阶段，同时也是消耗能量较多，耗费时间最长的阶段。 然而目前我国关于消失模铸造白区模样烘干的理论储备不足，尚无较成熟的标准烘干房设计。 因此，本课题主要开展对于消失模铸造白区烘干房节能提效的方案的探讨研究，力求优化现有的烘干房设计方案，得到烘干房的合理设置和布局。 本课题研究对于实现消失模铸造“清洁生产”具有重要意义，并且对整个消失模生产行业的生产效率提高和环境保护具有实用价值。 本课题对传统消失模烘干房进行实地考察和测量，分析现有烘干房设计方案存在的不足之处。 以考察的消失模企业实际情况出发，因地制宜进行烘干房方案优化与设计，在保证模样质量的前提下，力求提高模样的干燥效率和烘干房的能量利用率，提出一系列改进烘干房烘干效率和消耗能源的工艺方案。 根据模样干燥速率的影响因素，详细分析各个设计方案存在的优缺点。 本文引进除湿技术对消失模涂料进行烘干，完成了除湿机的规格选型及烘干房的设计与布置。 将除湿烘干方法与传统的蒸汽烘干房进行比较分析，实现了改造后烘干房相对湿度控制在20%左右，烘干效率提高20%的目标，成功论证除湿技术的优势；用空调代替除湿机充当除湿辅助设备，完成了点加热烘干房的改造，并且取得改造后温度提高5左右，相对湿度降低15%左右，烘干效率提高20%的成果；对各类节能烘干方式进行实地调研和探索设计，力求将各类节能提效的优化方案引入消失模铸造行业。 多样化的方案探索分析与创新性思路的提出，为消失模企业改造或设计烘干房时提供了宝贵的数据支持和现场经验。 (56)文华中科技大学硕士学位论文11绪论1.1课题背景、目的和意义随着现代科技越来越发达，在铸造生产中我们开始追求专业快速的生产工艺，实现铸件的“轻量化”和“精确化”。 消失模铸造12凭借其制造工序简单、生产效率高、尺寸精度高、加工余量少及绿色环保等优点3，受到很多企业和厂家的应用。 消失模铸造彻底改变了铸造车间的环境和工人的劳动强度，被称为“绿色节约化”铸造工程4。 但是国内消失模企业规模都不大，从业的技术人员理论知识储备不足，虽然国内的消失模技术发展很快，但是在实际生产中还存在不规范操作以及其他问题需要我们进一步改进。 在消失模铸造中，白模的质量在80-90%的程度上决定了最终铸件的质量，我们需要将消失模白模刷上涂料放入烘干房烘干以后才能进行浇注2，国内企业多采用电加热烘干或者是蒸汽烘干的方法。 电加热烘干设备一般功率较大，我们可以非常直观看到电量的损耗。 而国内拥有锅炉的厂家一般使用蒸汽烘干，若是能降低蒸汽用量则意味着厂家生产成本的降低以及二氧化碳和有毒气体排放的相应减少。 因此，烘干房的合理设置与布局对整个消失模白区的能耗节约非常关键，并且对于实现消失模铸造“清洁生产”5具有重要意义。 目前国内尚无较成熟的标准烘干房设计，提出优化方案对整个消失模生产行业的生产效率提高和环保具有重要意义和实用价值。 在中国机械工程学会铸造分会全国消失模与V法铸造技术学会的资助下，笔者从xx年至今跟踪调研十余家消失模铸造企业，对消失模烘干房进行了深入调查和研究，力求找到更加高效、更加节能烘干房设计优化方案。 笔者通过实地考察和调研，了解目前国内消失模铸造企业所用的烘干技术现状，分析其中存在的问题，进一步可以做出技术改进，致力于提高消失模烘干房能量利用率以及烘干效率。 通过探究性实验，提出新的消失模烘干理念，尝试引入新的烘干设备和烘干技术，节约烘干房能量消耗的同时提高烘干效率。 在探索创新实验中，文华中科技大学硕士学位论文2学习专业知识，同时锻炼自己分析问题、解决问题的能力，提高用理论知识解决实际工程问题的能力。 同时通过对原有消失模白区烘干方法的改进以及新的烘干技术的探讨，为以后消失模白区用烘干房设计提供理论依据。 探索出可行性方在行业内推广，也可使国消失模行业水平及生产效率得到进步，弥补了消失模白区用烘干房节能在理论和可行性方案方面的缺失，为行业内技术水平的发展做些推动。 1.2课题的发展概况1.2.1消失模铸造工艺简介消失模铸造发源于美国，凭借成形精确、生产清洁以及为产品结构设计提供充分自由度著称，受到很多企业的追捧67。 消失模铸造是将可发性树脂珠粒经过语法和发泡以后得到和铸件形状相同的泡沫模样，再将泡沫模样刷上耐火涂料并且烘干后，埋在特制的干砂砂箱中振动紧实，在负压下浇注使泡沫模样气化，金属液填充型腔得到铸件4。 其工艺流程89见图1-1.1）模样与浇道制作2）粘接模样簇3）浸刷涂料4）涂料干燥5）填充干砂6）震动紧实7）浇注8）铸件清理图1-1消失模铸造工艺流程图消失模铸造工艺过程简述为1）采用发泡成型模具发泡或者是板材切割的方法文华中科技大学硕士学位论文3生产泡沫模样和浇注系统；2)将模样和浇注系统粘接成模簇模组；3）在模簇模组上浸涂水基或者醇基涂料；4）将刷完涂料的模样烘干；5）将干燥后的模组放入砂箱，填入干砂；6）震动造型使干砂充填充分并且紧实；7）浇注金属液使泡沫模样气化形成铸件；8）待铸件冷却后取出进行清理，干砂再生处理后循环使用。 通过上述工艺流程介绍，我们也可以知道，消失模具有以下优点49101)消失模模样使用泡沫模样浇注气化造型，不用制作木模模样，不用砂芯；极大地简化了造型工艺；2)组合成泡沫模样簇，生产效率大大提高；3)消失模铸造泡沫模样表面光滑且尺寸精度高，不需要起模合箱等工艺，铸件无飞边毛刺，表面质量好。 4)为铸件结构设计提供充分的自由度，对于生产复杂铸件有很大的优势；5)减少了体力劳动，改善了生产环境，易实现清洁化、自动化生产。 6)消失模铸造占地面积小，生产投资少。 但是事物都是具有双面性，任何工艺有其利必有其弊端11。 消失模铸造也存在一些不足之处101)消失模铸造中泡沫模样的发泡模具比较复杂，其制造成本较高且费时费力。 2)消失模铸造中泡沫模样最终会气化，属于一次性消耗品，制作和粘接泡沫模样的环节和周期较长；3)泡沫模样需要经过2-3次涂挂涂料并且烘干过程，这个过程耗时较长，整个涂料干燥过程耗时2-3天，影响整个铸造周期；4)由于工艺操作不当，容易引起泡沫热解不完全而影响金属液填充，或者是热解产物不能完全排出等问题，最终导致铸件出现皱皮、气孔、夹渣和增碳等缺陷。 本论文根据消失模泡沫模样烘干耗时较长且消耗能量较多这一问题展开研究，力求找到节能高效的烘干房优化工艺方案。 1.2.2消失模铸造工艺国外发展概况消失模铸造技术早在20实际50年代就已经被美国人发明出来并申请专利，但文华中科技大学硕士学位论文4是直到20世纪80年代专利有效期满后，消失模铸造技术才有了长足的发展，开始有比较大规模的工业应用。 由于消失模铸造操作简单易行，随着其关键技术的不断发展和创新突破，它的应用增长速度不断加快，运用范围也越来越广。 在汽车行业中，如发动机的缸体和缸盖、电机壳体、箱体、进气歧管等复杂的零件生产中已经获得广泛应用。 图1-2所示的铸造零件为典型的消失模铸造零件1213。 1）消失模铸造发动机缸体铸件2）消失模铸造电机壳体铸件3）消失模铸造箱体铸件4）消失模铸造进气歧管铸件图1-2典型消失模铸造零件经过数十年的发展，欧美一些铸造技术先进的国家采用消失模技术生产铸铁、铸钢以及铝合金等零件已经比较成熟，尤其是在美国、德国等发达国家的汽车行业广泛应用。 在xx年的第二届美国消失模铸造研讨会(LostFoamWork2shop)上，美国Modern Casting杂志主编Spada在会上介绍经过近20年的发展,全美消失模铸造企业不足100家,其中:铸铁近40家、铸钢近20家、铸铝近20家,铸铜5家。 在美国消失模铝合金铸造是主流,其铸件产量大约是消失模铸钢和铸铁产量总和；其中消失模铸铝件几乎全部是汽车铸件,因此可以说美国汽车行业是拉动其消失模铸造市场的龙头14。 文华中科技大学硕士学位论文51.2.3消失模铸造工艺国内发展概况9、1518在世界消失模铸造史上,中国是继美国、德国、英国和日本之后较早（从1965年开始)研究和应用消失模铸造的国家,迄今已有47年的历史。 回顾这40多年的历史，由于我国受到早年特定的历史原因，消失模铸造技术长期以来发展都比较缓慢，真正得到较快的应用和发展，并且受到我国铸造界的关注，是从上个世纪80年代末期开始的。 尤其是近几年在扩大生产应用的同时，在技术和其他各方面都取得了明显的进步和发展。 跟据不完全统计,在xx年我国的消失模铸件的产量约为64.8万吨(其中86.5%为铸铁件并且主要集中为灰铁铸件和球铁铸件，13.0%为铸钢件,而铸铝件和铸铜件加起来也不到0.5%)，最大的消失模铸件重达12吨。 而从事消失模铸造行业的企业也达到200多家，生产消失模铸件的企业超过100家，提供生产装备和原辅材料的企业多达50家，其中消失模铸件年产量超过万吨的有11家，年产量达到8kt以上的较大规模的生产企业已达到20家（其中有四家企业的年产量高达2万吨），打破了上个世纪90年代以来消失模铸造生产企业以中小企业为主导的格局（详细的消失模铸造企业生产规模划分情况如表1-1所示），至此我国的消失模铸造技术就其产量和企业数量都成为了世界第一。 表表11-1xx年中国实型(消失模)铸造企业生产规模划分情况（不完全调查）年产量/t厂点数（合计8128家）百分比（%）800020（FM11家，LFC9家)15.64000-800036（FM24家，LFC12家）28.12000-400029(FM6家,LFC23家)22.71000-200020(FM0家,LFC20家)15.6100023(FM1家,LFC22家)18.0注FM又称实行铸造，泡沫塑料(EPS)模样结合有粘结剂自硬砂造型的铸造方法；LFC又称消失模铸造，在此处特指泡沫塑料模样采用无粘结剂干砂,结合抽真空(负压)的铸造技术；铸件生产企业数中FM42家(铸铁40家、铸钢2家),EPC86家(其中铸铁52家,铸钢34家)。 到xx年底，根据中国机械工程学会铸造分会消失模与V法技术委员会的统计，我国共有消失模企业超过600家。 我国虽然是消失模铸造大国，而非铸造强国，但文华中科技大学硕士学位论文6是在某些方面已经有了创新和突破，达到了世界铸造水平。 例如泊头青峰机械有限公司采用消失模铸造技术生产铸件，取得一些世界领先水平xx年消失模铸件年产量为13800t，xx年年产量为18000t，而xx年铸件年产量达到25000t；该公司分别于生产了14t（xx年）和16t（xx年）的消失模超大型铸件。 消失模铸造的生产正向规模化和高水平方向发展，据不完全统计，年产量在2万吨以上规模的消失模铸造企业达到10家以上。 如陕西法士特集团铸造公司在xx年建成了两条年产量达万吨规模的全自动消失模铸造生产线。 到xx年又在此基础上建成了三条全自动生产线,目前是国内机械化和和自动化程度最高的。 又如山西华恩机械制造有限公司在xx年建成并投入使用5条年产量为万吨的消失模铸造生产线，其模样生产车间已经具备年产4万吨消失模铸件的生产能力。 同时在消失模设备制造、原料供给以及模具设计研发等方面，国内企业已经具备了满足消失模生产线设计建设以及日常铸件生产的能力。 烟台四方铸造设备工程有限公司、山东金阳集团、杭州卓越机电技术有限公司、烟台铸造机械厂、云南宏尚隆科技有限公司、北京天哲消失模铸造技术有限公司等20多家消失模铸造设备生产企业,已经成为中国消失模铸造的生产黑区装备制造的主力军。 而富阳市江南轻工包装机械厂、龙口市顺达机械设备有限公司和联发消失模成型设备有限公司在消失模铸造白区设备（预发机、成型机以及板材切割机）的制造方面,也能满足国内市场。 目前国内企业己经能够制造包括汽车缸体缸盖以及电机壳等复杂件的的消失模发泡模具,并且出口海外,其中具有代表性的企业有洛阳刘氏模具有限公司和任丘现代模具有限公司。 我国的消失模铸造技术从原辅材料到专用设备也基本实现了国产化和部分产品的系列化及商品化。 当前我们更加应该尽快完善对原辅材料的标准化和系列化，以及消失模铸造技术和工艺的成熟化与完善化，加强国内企业的消失模铸造自动化生产线建设，逐步缩小并赶上世界先进水平。 文华中科技大学硕士学位论文71.3课题研究概况1.3.1工业生产中的国内外烘干技术发展概况干燥技术是在加工行业中被广泛应用的技术，有统计数据显示，在英国、法国、瑞典等发达国家，高达12%的工业能耗被用于不同生产阶段的干燥过程，目前中国干燥生产过程的能耗约占总能耗的10%。 现阶段，国内的加工企业大多数采用燃煤或燃油蒸汽锅炉作为干燥介质的热源，不仅对环境污染较大，干燥作业的成本也随着当今能源价格不断攀升的趋势而增加。 目前国内除蒸汽锅炉作为热源的干燥方式之外，较新的干燥途径有主要用于木材和食品的除湿和应用于化工的喷雾干燥以及微波红外干燥等。 近年来一种能耗较低的太阳能干燥方式发展较快。 这几种新型干燥方式具体如下 （1）除湿干燥1920它是目前应用比较广泛的空气干燥设备。 它主要由蒸发器、制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、通风机等组成。 首先需要干燥的潮湿空气在经过蒸发器时与其中的制冷剂交换热量，降到露点以下析出水分变成干冷空气，再经过冷凝器时吸收高温高压的制冷剂得热量，变成干热空气。 此种烘干方法主要应用于仓库、图书馆、博物馆等领域，现在也扩展到食品、化工等产业212223。 （2）喷雾干燥2425它是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴,并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉产品的过程,一般喷雾干燥包括四个阶段:料液雾化;雾群与热干燥介质接触混合;雾滴的蒸发干燥;干燥产品与干燥介质分离。 料液的形式可以是溶液、悬浮液、乳浊液等泵可以输送的液体形式,干燥的产品可以是粉状、颗粒状或经过团聚的24。 它主要应用于染料、乳粉业食品及医药等行业。 （3）微波红外干燥2627它是利用介质损耗进行加热的。 当磁控管产生电磁场时，微波作用于置于电介质中的物质使其分子的热运动加剧，分子相互摩擦碰撞产生热能，从而加热物料进行干燥。 微波干燥是里外一起加热，加热均匀且速度快，此中干燥方法特别适用于食品、药品、生物制品等热敏物料的干文华中科技大学硕士学位论文8燥。 （4）太阳能加热干燥282930它是利用太阳能蒸汽装置加热水产生水蒸气，再经过换热器转化成热风，从而使用热风对产品进行干燥。 其优点为清洁高效，节约能源。 然而现阶段投资成本仍然较高，目前在工业生产中使用很少3132。 1.3.2消失模铸造白区烘干技术国内现状国内消失模铸造绝大部分使用水基涂料，模样涂挂涂料后必须先进行充分干燥才能浇注。 烘干消失模模样需要消耗大量的热量和时间，每次涂挂涂料后，模样的通常干燥时间需要24-72小时。 现有的方法是建立干燥室（房），采用烘干干燥的方法，如燃料燃烧、管道加热、电发热等，目的都是通过加热模样周围空气介质，使干燥室内的温度保持在45-50，使模样内多余的水分得以挥发，最后将热湿空气作为废气排出干燥室2。 消失模铸造白区烘干房采用的加热方式最常见的就是电加热和蒸汽加热。 前者存在局部过热、烘干房温度不均匀，使涂层内外干燥速率不一致、收缩不均匀而易造成涂料开裂等缺点；而后者本身会带进水分，增加烘干房的湿度，影响烘干效率，所以我们必须不断地将湿热空气抽取出来保证烘干效率，这样就会损耗掉很大一部分热量。 同时烘干房温度不能过高，否则容易造成模样变形及涂料干裂等缺陷，这一直是提高消失模烘干房干燥效率的瓶颈所在。 如果设计不合理，这种传统烘干方式极易造成热能利用率低以及白模干燥不均匀等问题，而目前国内比较成熟的烘干房设计数量还非常少，需要我们进一步探索，引进更加成熟、更加高效、更加稳定的模样烘干方法。 1.4课题的主要内容和目标由于国内现在还没有比较成熟的烘干房设计方案，使得消失模铸造中白模的质量和干燥效率受到制约。 国内的消失模铸造工艺也逐渐走向成熟，其产品向多元化、多样化发展，铸件的需求也在快速增长。 现在的消失模铸造白区模样的烘干工艺方案存在很多不足，已经无法满足日益增长的企业需求。 因此，本文的主要研究内容文华中科技大学硕士学位论文9和目标如下 1、查阅现有的烘干技术及消失模烘干房设计资料，并且到实地考察现有的烘干房的烘干工艺，积累相关经验，分析比较现有烘干房的优缺点，为后期工艺优化提供理论基础； 2、针对具体的消失模铸造企业，设计消失模烘干房优化工艺方案，对其烘干效率及能量利用率进行实地测控，分析该方案的优化与不足，进一步提出改进方案。 文华中科技大学硕士学位论文102除湿烘干房设计方案探究2.1消失模模样干燥理论一般而言，物质中含有的水分分为表面水分和内部水分，而干燥过程一般分为常速干燥阶段和降速干燥阶段33。 其中前者主要是物质表面水分的蒸发，其蒸发速率与外部热质的传递速率有关，可以通过提高外部气流的速度和温度或者是降低它的湿度来强化热值的传递速率，从而提高物质的干燥速率。 在降速干燥阶段，若是想提高其干燥速率，需要在被干燥的物质中较快的传递热量和水分，一般很难实现3435。 消失模模样的干燥速率由这两者决定，在模样干燥前期，受表面水分汽化速率影响，若外部条件稳定，其干燥速率就能保持稳定。 当模样水含量降到比较低的某一程度时，干燥过程进入降速干燥阶段，干燥速率受内部水分的扩散速率控制，并且水含量越低其扩散速率也越低，相应的干燥速率也越低，这是整个过程最耗时的阶段36。 模样表面水分的蒸发速率是由环境介质的温度、蒸发有效表面积和空气流速等因素共同决定的。 具体的水分蒸发量公式如下所示?mV SPP P FC G760?（2-1）式中G模样的水分蒸发量F模样蒸发有效表面积SP饱和水蒸汽的气压VP空气中水蒸汽的气压mP蒸发时当地的大气压C蒸发时水随空气流动速度的蒸发系数由上述公式我们可以知道，一般而言空气介质的温度越高、湿度越小、烘干房文华中科技大学硕士学位论文11内空气流动速度越大，则水分的蒸发量就越大；反之就越小。 一般而言，特定的模样干燥时，其表面积和大气压是固定的，所以适当提高温度（饱和温度越高,饱和水蒸汽的压力也越高）、降低环境湿度（即降低水蒸汽气压）以及增加空气流速，都有利于模样干燥。 在降速干燥阶段，干燥速率主要是取决于水分由模样内部向外部扩散的速度，而后者又取决于模样内外的温度差和湿度差，其扩散速度36可以通过下式计算?t Ki?0（2-2）式中i水分的扩散密度0?绝对干燥物质的容积重量K等温系数?热湿度传导系数?湿度梯度t?温度梯度t前面的正负号?和t?方向一致时取正，相反取负。 在模样烘干时，?和t?方的作用正好相反，所以增加?或者是降低t?都有利于模样的烘干。 为了便于衡量环境中水蒸汽的气压和饱和水蒸汽气压的关系，我们引入相对湿度的概念。 其定义是特定温度下环境中水蒸汽的气压与同温下饱和水蒸汽的气压之比，用公式表示为%100?SVPP?（2-3）式中?空气的相对湿度SP饱和水蒸汽的气压VP空气中水蒸汽的气压环境的相对湿度与温度、实际水蒸汽的气压以及大气压有关37。 在实际的消失模铸造生产中，烘干房通常采用单纯靠加热提高温度的方式来烘干模样。 这种方法通常只能保证饱和水蒸汽气压较大，但是随着模样的烘干，烘干文华中科技大学硕士学位论文12房内相对湿度逐渐增大，模样的干燥速率将明显下降。 通常采取的办法是冲出烘干房内的潮湿空气来降低房内湿度，使干燥过程继续进行。 但是水的汽化热值很高，携带热量的水蒸气被作为废气排出造成很大的能源浪费36。 在此次探究实验中，笔者希望采取不同的方法来降低烘干房的相对湿度，提高模样的干燥效率。 因此除湿技术被引入我们消失模铸造生产白区烘干房设计方案中。 2.2除湿技术原理363738除湿技术的原理就是利用通风机将需要干燥的潮湿的空气吸入除湿机，潮湿空气在经过蒸发器时与其中的制冷剂交换热量，降到露点以下析出水分变成干冷空气，再经过冷凝器时吸收高温高压的制冷剂的热量，变成干热空气。 其中的蒸发器将潮湿空气中的凝结出来的水分排出室外，而经过冷凝器加热后得到的干燥热空气吹入室内；如此持续循环使室内的湿度降低、温度升高，逐步达到烘干的效果。 1.压缩机2.蒸发器3.过滤器4.膨胀阀5.通风机6.冷凝器图2-1普通型除湿机原理图除湿机基本原理图如图2-1所示，它分为制冷系统和送风系统两个循环系统。 其中制冷系统又称为内循环系统，它是由压缩机压缩出来的高温高压制冷剂气体进入冷凝器，将热量传给冷干空气后，冷凝成低温高压液体，经膨胀阀节流后变成低温低压的液体进入蒸发器，汽化后通过吸收蒸发器的高湿空气中的热量，变成低温文华中科技大学硕士学位论文13低压气体，被吸入压缩机进行压缩，如此往复循环。 而送风系统是外循环系统，它是使湿空气被通风机从过滤器吸入后，在蒸发器被冷却到露点温度以下，析出凝结水，绝对含湿量下降，再进入冷凝器，吸收制冷剂的热量而升温，相对湿度降低，变为干热空气，由通风机送入干燥室。 在消失模模样烘干房内，采用除湿机的工作的原理是由通风机将潮湿空气吸入除湿机内，蒸发器将吸入的潮湿空气中的水蒸气凝结成水排出烘干房外，冷凝器将干冷的空气加热，产生干燥的热空气送入烘干房内，与房间内的空气混合，加热因房内空气。 在持续的循环过程中使烘干房内湿度降低，使潮湿的烘干房逐步达到干爽的效果。 在此过程中，模样表面的水分不断蒸发，使水分由内向外扩散，持续进行最终完成模样烘干。 在烘干前期，由于水分蒸发需要热量，烘干房内温度略有降低。 而到后期，需蒸发的水分较少，烘干房内温度会略有升高，总体相对稳定。 2.3除湿烘干房实验探究除湿技术在日常生活中已被广泛使用，如存放重要档案、资料、收藏品的图书馆、博物馆以及食品化工等行业，甚至在机房厂房以及住宅仓库都有应用。 此次根据消失模铸造白区模样干燥原理，将除湿机应用于烘干房中，希望其起到降低烘干房内空气相对湿度并且不带走烘干房内热量的效果，使其在节约能量以及提高干燥效率两方面都起到作用。 一般我们常见的普通型除湿机都是用于办公室或者是仓库、地下室等常温环境，其工作环境温度一般要求在38以下。 而对于消失模铸造白区烘干房来说，其环境温度最好保持在50-55之间，所以普通的常温型除湿机不能直接放到我们消失模铸造白区烘干房内直接使用。 但是高温除湿机是按照工作要求特别定制的，造价成本一般会比普通除湿机高出很多。 而对于我国的消失模企业来说，大多是中小型企业，消失模烘干房的投入成本不宜过高。 所以笔者在设计采用除湿技术的烘干房时选用的是普通除湿机，其工作温度在38以下。 为保证除湿机能正常工作，笔者采取的解决办法是将其设在烘干房外，抽取户外普通空气，经过除湿机除湿以后，将产生的干热空气送入烘干房里面，使烘干房内温度和湿度都能保持理想值，在保证文华中科技大学硕士学位论文14除湿效果不变的前提下降低烘干房的投入成本。 2.3.1除湿机规格选型除湿机有不同规格39，其中我们的选用时主要考虑其额定除湿量和热风循环量。 选择的除湿机额定除湿量需要保证烘干房内湿度控制在一定范围内，主要参考我们烘干房内模样需要烘干的水分质量；空气循环流动的量称为循环风量40，当除湿机的换热量确定后，循环风量决定了热空气穿过物料的次数。 次数越多，热空气传递给物料的热量越多，蒸发量就大，烘干效率就高。 反之，烘干效率就低。 循环风量需要保证模样易于安放和不变形的前提下，适度提高空气紊流流动，加快模样水分蒸发。 本实验探究主要是在武汉钢实金晟精密铸造有限公司完成的。 我们需要根据其烘干房的面积和需要烘干的模样数量来确定选用的除湿机规格型号。 该公司烘干房面积为6m*7m，每个烘干房放置了10个烘干架，每个烘干架3层，每层最多可以摆放10个消失模模样，即每个烘干房完全放满需要烘干的模样最多可放置300个。 该厂用的是水基涂料，每次刷涂涂料后，模样增重不超过2kg，其中涂料配比中水与涂料的比例大约为11，即每个模样需要烘干的水分为1kg。 那么我们在本实验中，每次推入一批刚刷入涂料的模样直到其完全烘干为止，需要去除的水分为103101300?我们设定烘干时间要求为8h，即要求每次烘干房推进一批（300个）刷过涂料的模样要求在8h内完全烘干。 那么整个烘干房需要排出的水分约为300kg。 则至少应该保证除湿机的除湿量为300837.5/L hL h?为了除湿机能留有一定的工作余量，我们将除湿量余量系数选为1.25，则除湿机额定除湿量为37.51.2546.875/L h?根据现有除湿机型号规格匹配，最终我们选用的除湿机额定除湿量为48L/h。 额文华中科技大学硕士学位论文15定除湿量是由循环风量和空气除湿处理前后的绝对含湿量的差值共同确定的19。 在本实验中由于实验要求已经选定除湿机的额定除湿量为48L/h，那么我们需要根据空气除湿前后的绝对含湿量的差值来选择合适的循环风量使除湿机达到额定的除湿量。 由于除湿机吸入的是烘干房外的潮湿空气，即除湿机进入的空气根据气候不同其温度变化范围在5-35，而相对湿度变化范围在10%-80%之间。 除湿机送入烘干房的干热空气的温度大约为60，相对湿度约为5%。 由湿空气的定义可知绝对含湿量是指1Kg干空气所带有的水蒸气的质量，以d表示，则v va aM ndMn?（2-4）其中，vM为水蒸气的摩尔质量，18.01610-3Kg/mol；aM为干空气的摩尔质量，28.9710-3Kg/mol。 由气体的分压定律可以知道，理想气体混合物中各组元的摩尔数之比等于各组元的分压力之比，并且a vP PP?（2-5）其中，aP为干空气的分压力vP为水蒸气的分压力P为混合湿空气的压力。 所以，由公式2-4与公式2-5最终可得18.0160.62228.97v vvaaaM PPdM PPP?（2-6）而根据公式2-3可知湿空气相对湿度%100?SVPP?，可知v sPP?(2-7)通过查水蒸气饱和分压表可以知道，60，相对湿度5%，1个大气压的条件下，文华中科技大学硕士学位论文16水蒸气的饱和分压为Ps=20888.53Pa，基于ITS-90的饱和水蒸气压表（0-100）所以5%20888.531044.43v saP PP?1044.430.6220.6220.006481013251044.43vaPdP P?即其绝对含水量为每千克干空气中含有6.48克水蒸汽。 同理可算出35，相对湿度为80%时，Ps=5628.98Pa，d=0.02893，即绝对含水量为每千克干空气中含有28.93克水蒸汽。 由于除湿机的除湿量为12()/1000W Gdd?（2-8）其中，W除湿机额定除湿量G除湿机的循环风量d1,d2空气处理前后的绝对含湿量要满足除湿机的额定除湿量，其循环风量至少为2200m3/h，考虑到烘干房内温度和湿度均匀以及空气流动速度对干燥效率的影响，最终以1.5倍选取的最后除湿机循环风量，最后选用的除湿机循环风量为3200m3/h。 本次实验选择的除湿机规格型号详细信息如表2-1所示文华中科技大学硕士学位论文17表表22-11除湿机规格型号产品名称除湿机型号KA-20.0BDT额定除湿量48升/小时（36RH70%）电源380V50Hz最大输入功率13000W最大输入电流26A循环风量3200m3/h排水方式软管连续排水冷侧最高工作压力1.0MPa热侧最高工作压力2.5MPa制冷剂/加注量R22/4000g质量230kg适用范围5382.3.2除湿机烘干房对比试验本实验中选取的除湿机型号实物如图2-2所示，除湿机产生的干热空气经过管道送入烘干房内，与房间内潮湿空气进行热量交换，使烘干房内温度增加，相对湿度减少。 由于除湿机保持一定的风速，使房间内空气保持紊流流动，各处的温度和相对湿度保持一个均衡状态。 本次探究实验用的铸件是该厂典型的一个零件，如图2-3所示。 实验中分别在烘干房四个角落都摆放烘干架，每个烘干架上中两层均摆放模样，从而可以测出在烘干房内不同位置模样的干燥效率，具体实物图见2-4所示文华中科技大学硕士学位论文18图2-2除湿机实物图图2-3实验模样实物图图2-4烘干房实物图本实验做的是对比试验，采用的是面积大小完全相同的两个相邻烘干房，其中烘干房1采用普通的蒸汽加热烘干，烘干房2采取除湿烘干；我们将刚刷完涂料的模样放入试验的烘干房中，按照图2-4所示1，2,3,4位置摆放。 每隔一段时间观察烘干房内温度和湿度的变化，并且测量试验模样的重量变化直至模样重量不再改变为止，由此可以看出涂料干燥的速率以及整个干燥过程所需要花费的时间，为企业11223344文华中科技大学硕士学位论文19日常生产干燥提供参考。 在本次试验中，上午十点半将刚刷涂的模样分别推入烘干房1（蒸汽加热烘干）和烘干房2（除湿烘干）并且测量其初重量，之后过一个半小时以及三小时