一种新型干热牵伸箱的设计及应用效果

刘盛

摘要：本文介绍了一种新型干热牵伸箱的设计原理，其特点是牵伸箱在无热风循环情况下左中右的温度差控制在±1 ℃以内，经实践证明，可有效提升丝束生产的稳定性，并改善工作环境。

关键词：干热牵伸箱 ；纺丝；温度均匀性；稳定生产

中图分类号：TQ340.5 文献标志码：B

Design of a New Dry Heat Drawing Box

Abstract： A new kind of dry heat drawing box was introduced in this article， whose temperature difference between the left side to the right side can be controlled in 1℃ when there is no heated air circulation. With practical test， it is proven to be a good method to improve the stability of fiber production.

Key words： dry heat drawing box； fiber spinning； temperature uniformity； stable production

在化纤烘燥设备中，通常利用高温载热油的热能或电加热等对化纤产品进行烘干处理。为提高烘房内温度的均匀性，常采用热风循环方式。但在聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）纺丝过程中因凝固浴工艺原因需要添加适量的芒硝（Na2SO4？10H2O），经过湿热牵伸机和干热牵伸机后进入干热牵伸箱，芒硝会随维纶丝温度升高而变成粉末状并大量脱落，在热风循环时会到处乱飞，严重影响工作环境，也不利于芒硝回收。为解决这个问题，必须考虑在无热风循环情况下设计满足工艺条件（主要是烘房内温度的均匀性及烘燥时间）的干热牵伸箱。

1 牵伸箱设计原理

邵阳纺织机械有限责任公司设计的干热牵伸箱的结构如图 1 所示。

如图 1 所示，干热牵伸箱烘房四周均设置了隔热板，各电加热板均固定在烘房机架上。丝束上下各有一块主电加热板，两端各有一块辅助电加热板，在工作幅宽范围内设有3 个测温点。中间测温点用于显示烘房温度，两边测温点用于控制辅助电加热板启闭。远离丝束的电加热板一侧均包覆保温层。

2 效果比较分析

采用上下电加热板辐射传热，因边界效应（两端需向机架及隔热板等散热而导致温度降低）电加热板两端用辅助电加热板进行热补偿。铜的导热率及热传导率都优于铝，但铜的价格比铝高很多且材质较软制作困难，故从工艺和经济性考虑选用铝合金电加热板。

电磁波是指由于自身温度或热运动原因激发产生的电磁波传播。热辐射过程有 3 个特点：不依赖物体接触而进行热量传递；热辐射过程伴随物质能量形式的两次转化，即内能→电磁波能→内能；物体温度只要大于 0 K，就会不断发射热射线。根据热辐射基本定理可知，影响辐射传热的因素包括温度高低、几何位置、表面黑度以及辐射表面间介质。对设备的实际工况分析。对于某一特定的产品而言，其工艺温度是一定的，不能随意更改。几何位置可以在反复试验中寻找最佳值，当机器定型后正常工作时再调节电加热板位置是很困难的。表面黑度是指物体实际辐射能力与同温度下绝对黑体的辐射能力的比值，其决定因素包括物体性质、表面状况和温度。在本例中可通过增加表面的微观面积如降低铝合金电加热板表面粗糙度来实现。辐射表面间介质对辐射传热的影响可从两方面入手：一是在铝合金电加热板工作表面喷涂碳化硅材料的散热涂料，增大导热系数和辐射率从而大大提高辐射能力；二是在铝合金电加热板非工作表面包覆保温层从而减少辐射散热。

表 1 — 表 3 是试验中的测温点位置及幅宽方向的温度数据（在到达设定温度250 ℃后保温 4 h，温控标所显示数值）。

从表 1 — 表 3 可以看出：两端无辅助加热时烘房内工作幅宽内温度平均差值为15.2 ℃；两端有辅助加热时平均差值仅为1.4 ℃；而在整机试车时由于隔热板密封性更好，且每个控制区互相补偿，烘房内工作幅宽内温度平均差值达到0.7 ℃。本系统经用户现场测定，烘房内工作幅宽内左中右的温度差达到±0.8 ℃。

3 结论

本项目设计的干热牵伸箱采用了一种全新的设计理念，为烘燥类设备改善烘房内温度均匀性提供了一种新的设计思路。经实践证明，装置能在无热风循环情况下使烘房幅宽方向的温度均匀性控制在±1 ℃以内，解决了丝束在干热牵伸过程中一直存在的因温度不均匀而经常发生的断丝问题，保证了丝束的品质及其稳定性，且改善了工作环境。

摘要：本文介绍了一种新型干热牵伸箱的设计原理，其特点是牵伸箱在无热风循环情况下左中右的温度差控制在±1 ℃以内，经实践证明，可有效提升丝束生产的稳定性，并改善工作环境。

关键词：干热牵伸箱 ；纺丝；温度均匀性；稳定生产

中图分类号：TQ340.5 文献标志码：B

Design of a New Dry Heat Drawing Box

Abstract： A new kind of dry heat drawing box was introduced in this article， whose temperature difference between the left side to the right side can be controlled in 1℃ when there is no heated air circulation. With practical test， it is proven to be a good method to improve the stability of fiber production.

Key words： dry heat drawing box； fiber spinning； temperature uniformity； stable production

在化纤烘燥设备中，通常利用高温载热油的热能或电加热等对化纤产品进行烘干处理。为提高烘房内温度的均匀性，常采用热风循环方式。但在聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）纺丝过程中因凝固浴工艺原因需要添加适量的芒硝（Na2SO4？10H2O），经过湿热牵伸机和干热牵伸机后进入干热牵伸箱，芒硝会随维纶丝温度升高而变成粉末状并大量脱落，在热风循环时会到处乱飞，严重影响工作环境，也不利于芒硝回收。为解决这个问题，必须考虑在无热风循环情况下设计满足工艺条件（主要是烘房内温度的均匀性及烘燥时间）的干热牵伸箱。

1 牵伸箱设计原理

邵阳纺织机械有限责任公司设计的干热牵伸箱的结构如图 1 所示。

如图 1 所示，干热牵伸箱烘房四周均设置了隔热板，各电加热板均固定在烘房机架上。丝束上下各有一块主电加热板，两端各有一块辅助电加热板，在工作幅宽范围内设有3 个测温点。中间测温点用于显示烘房温度，两边测温点用于控制辅助电加热板启闭。远离丝束的电加热板一侧均包覆保温层。

2 效果比较分析

采用上下电加热板辐射传热，因边界效应（两端需向机架及隔热板等散热而导致温度降低）电加热板两端用辅助电加热板进行热补偿。铜的导热率及热传导率都优于铝，但铜的价格比铝高很多且材质较软制作困难，故从工艺和经济性考虑选用铝合金电加热板。

电磁波是指由于自身温度或热运动原因激发产生的电磁波传播。热辐射过程有 3 个特点：不依赖物体接触而进行热量传递；热辐射过程伴随物质能量形式的两次转化，即内能→电磁波能→内能；物体温度只要大于 0 K，就会不断发射热射线。根据热辐射基本定理可知，影响辐射传热的因素包括温度高低、几何位置、表面黑度以及辐射表面间介质。对设备的实际工况分析。对于某一特定的产品而言，其工艺温度是一定的，不能随意更改。几何位置可以在反复试验中寻找最佳值，当机器定型后正常工作时再调节电加热板位置是很困难的。表面黑度是指物体实际辐射能力与同温度下绝对黑体的辐射能力的比值，其决定因素包括物体性质、表面状况和温度。在本例中可通过增加表面的微观面积如降低铝合金电加热板表面粗糙度来实现。辐射表面间介质对辐射传热的影响可从两方面入手：一是在铝合金电加热板工作表面喷涂碳化硅材料的散热涂料，增大导热系数和辐射率从而大大提高辐射能力；二是在铝合金电加热板非工作表面包覆保温层从而减少辐射散热。

表 1 — 表 3 是试验中的测温点位置及幅宽方向的温度数据（在到达设定温度250 ℃后保温 4 h，温控标所显示数值）。

从表 1 — 表 3 可以看出：两端无辅助加热时烘房内工作幅宽内温度平均差值为15.2 ℃；两端有辅助加热时平均差值仅为1.4 ℃；而在整机试车时由于隔热板密封性更好，且每个控制区互相补偿，烘房内工作幅宽内温度平均差值达到0.7 ℃。本系统经用户现场测定，烘房内工作幅宽内左中右的温度差达到±0.8 ℃。

3 结论

本项目设计的干热牵伸箱采用了一种全新的设计理念，为烘燥类设备改善烘房内温度均匀性提供了一种新的设计思路。经实践证明，装置能在无热风循环情况下使烘房幅宽方向的温度均匀性控制在±1 ℃以内，解决了丝束在干热牵伸过程中一直存在的因温度不均匀而经常发生的断丝问题，保证了丝束的品质及其稳定性，且改善了工作环境。

摘要：本文介绍了一种新型干热牵伸箱的设计原理，其特点是牵伸箱在无热风循环情况下左中右的温度差控制在±1 ℃以内，经实践证明，可有效提升丝束生产的稳定性，并改善工作环境。

关键词：干热牵伸箱 ；纺丝；温度均匀性；稳定生产

中图分类号：TQ340.5 文献标志码：B

Design of a New Dry Heat Drawing Box

Abstract： A new kind of dry heat drawing box was introduced in this article， whose temperature difference between the left side to the right side can be controlled in 1℃ when there is no heated air circulation. With practical test， it is proven to be a good method to improve the stability of fiber production.

Key words： dry heat drawing box； fiber spinning； temperature uniformity； stable production

在化纤烘燥设备中，通常利用高温载热油的热能或电加热等对化纤产品进行烘干处理。为提高烘房内温度的均匀性，常采用热风循环方式。但在聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）纺丝过程中因凝固浴工艺原因需要添加适量的芒硝（Na2SO4？10H2O），经过湿热牵伸机和干热牵伸机后进入干热牵伸箱，芒硝会随维纶丝温度升高而变成粉末状并大量脱落，在热风循环时会到处乱飞，严重影响工作环境，也不利于芒硝回收。为解决这个问题，必须考虑在无热风循环情况下设计满足工艺条件（主要是烘房内温度的均匀性及烘燥时间）的干热牵伸箱。

1 牵伸箱设计原理

邵阳纺织机械有限责任公司设计的干热牵伸箱的结构如图 1 所示。

如图 1 所示，干热牵伸箱烘房四周均设置了隔热板，各电加热板均固定在烘房机架上。丝束上下各有一块主电加热板，两端各有一块辅助电加热板，在工作幅宽范围内设有3 个测温点。中间测温点用于显示烘房温度，两边测温点用于控制辅助电加热板启闭。远离丝束的电加热板一侧均包覆保温层。

2 效果比较分析

采用上下电加热板辐射传热，因边界效应（两端需向机架及隔热板等散热而导致温度降低）电加热板两端用辅助电加热板进行热补偿。铜的导热率及热传导率都优于铝，但铜的价格比铝高很多且材质较软制作困难，故从工艺和经济性考虑选用铝合金电加热板。

电磁波是指由于自身温度或热运动原因激发产生的电磁波传播。热辐射过程有 3 个特点：不依赖物体接触而进行热量传递；热辐射过程伴随物质能量形式的两次转化，即内能→电磁波能→内能；物体温度只要大于 0 K，就会不断发射热射线。根据热辐射基本定理可知，影响辐射传热的因素包括温度高低、几何位置、表面黑度以及辐射表面间介质。对设备的实际工况分析。对于某一特定的产品而言，其工艺温度是一定的，不能随意更改。几何位置可以在反复试验中寻找最佳值，当机器定型后正常工作时再调节电加热板位置是很困难的。表面黑度是指物体实际辐射能力与同温度下绝对黑体的辐射能力的比值，其决定因素包括物体性质、表面状况和温度。在本例中可通过增加表面的微观面积如降低铝合金电加热板表面粗糙度来实现。辐射表面间介质对辐射传热的影响可从两方面入手：一是在铝合金电加热板工作表面喷涂碳化硅材料的散热涂料，增大导热系数和辐射率从而大大提高辐射能力；二是在铝合金电加热板非工作表面包覆保温层从而减少辐射散热。

表 1 — 表 3 是试验中的测温点位置及幅宽方向的温度数据（在到达设定温度250 ℃后保温 4 h，温控标所显示数值）。

从表 1 — 表 3 可以看出：两端无辅助加热时烘房内工作幅宽内温度平均差值为15.2 ℃；两端有辅助加热时平均差值仅为1.4 ℃；而在整机试车时由于隔热板密封性更好，且每个控制区互相补偿，烘房内工作幅宽内温度平均差值达到0.7 ℃。本系统经用户现场测定，烘房内工作幅宽内左中右的温度差达到±0.8 ℃。

3 结论

本项目设计的干热牵伸箱采用了一种全新的设计理念，为烘燥类设备改善烘房内温度均匀性提供了一种新的设计思路。经实践证明，装置能在无热风循环情况下使烘房幅宽方向的温度均匀性控制在±1 ℃以内，解决了丝束在干热牵伸过程中一直存在的因温度不均匀而经常发生的断丝问题，保证了丝束的品质及其稳定性，且改善了工作环境。