热风黏结机喷风口喷风均匀性分析*

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热风黏结机是生产热风非织造材料的关键设备之一。其工作原理是利用加热的空气以一定的速度垂直吹向并穿透纤网，使纤网中的纤维迅速受热，部分低熔点纤维软化熔融，纤维间产生黏结，从而实现纤网加固的。热黏结过程对烘房内的如热风温度、热风速度、热风均匀性等参数有较高的要求。当热风温度控制不良、热风作用不均匀时，会造成黏结不均匀，布面有色差，产品牢度不够、手感不一致等问题。因此，如何确保烘房内各处热风温度及热风速度均匀，是热风黏结机技术的关键所在。

本文提出了风道喷风口均匀送风的条件，对ZW2784系列和ZW2785系列热风黏结机的喷风均匀性进行了分析。

1 喷风口均匀送风的条件

热风黏结机通过风道将热风送到各出风口即喷风口，再由喷风口将热风垂直吹向纤维网。风道喷风口各点气体静压力相等是喷风口均匀送风的必要条件。设计时，可通过改变风道截面，以及利用静压箱控制风道尺寸及阻力系数等方法，确保喷风口各点气体静压力相等。为此，喷风口面积与进风口面积的比值i一般取≤0.35。

但实际设计过程常常会受到安装尺寸的限制，特别是在风道比较长、喷风口数量比较多的情况下，要满足i≤0.35就需要增大风道进风口面积，但进风口面积增加会使得烘房的体积增大。因此，设计时应综合考虑各方面因素，优化风道结构及尺寸。

2 热风黏结机常用喷风口形式

目前，热风黏结机常用的喷风口形式有圆孔形及狭缝形两种。圆孔形喷风口具有热风冲击力小(柔和)、受热均匀等特点，适用于面密度较小的薄型热风非织造材料的加工。狭缝形喷风口具有热风穿透力强、烘燥效率高、热风循环快等特点，适用于面密度较大的热风非织造材料加工。

其中，狭缝形喷风口排列方式分为横向和纵向两种，图1(a)所示为纵向排列，各狭缝形喷风口沿烘房纵向排列(即平行于纤网运行方向)；图1(b)所示为横向排列，即各狭缝形喷风口沿烘房横向排列(即垂直于纤网运行方向)。

(a) 纵向排列 (b) 横向排列

3 不同截面风道的喷风均匀性分析

3.1 等截面风道

等截面风道是指热风黏结机烘房内的风道在水平方向各处截面相等，故也称为水平等截面风道(图2)。等截面风道中气体的流动主要受气流所具有的静压力和速度矢量控制。速度矢量在垂直风道壁方向没有分量，而静压力对垂直风道壁有作用力。当等截面风道内静压力大于风道外空气压力时，气体会从喷风口垂直喷出并作用于水平运动的纤网上。因此，为达到均匀喷风的目的，风道内各喷风口处的静压力应相等。

v1、v2、v3、…、vn——各喷风口出风速度

计算得到的i≤0.35，说明此设计满足喷风口均匀送风的条件，能够保证各喷风口出风速度一致，实现理想的均匀送风。

圆孔形喷风口喷出的热风直接作用于纤网时，易造成纤网受热不均匀。因此为保证垂直吹向纤网表层的热风各处均匀，特在喷风口下方加装匀风板。匀风板采用平板冲孔的结构设计(图3)。工作时，热风通过匀风板上均匀分布的小孔，并在匀风板两侧空气负压的作用下，均匀、柔和地作用于纤网上。

图3 匀风板冲孔结构示意

3.2 变截面风道

变截面风道的截面沿烘房水平方向逐渐减小(即风道高度在减小)，这种设计多用在热风烘燥工艺路线较长的烘房结构中，其具体截面与风道顶部斜面倾斜度及导流板形式有关。在变截面风道中，高速运动的热空气沿风道水平进入烘房内部，在烘房顶部与周围空气充分混合，并在受到顶部斜面阻力后，原来水平运动的方向发生改变，产生了垂直向下的分量。接着，热空气在垂直向下分量和负压的共同作用下，向下通过狭缝，充分、均匀地吹到纤网上，使纤网受热均匀。

3.2.1 变截面风道顶部

变截面风道通过改变风道顶部高度来保证风道内各处静压力相等，即保证近端(距进风口最近处)和远端(距进风口最远处)的喷风口处静压力相等。图4为变截面风道示意图。

v1、v2、v3、…、vn——各喷风口出风速度

计算得到的i≤0.35，说明此设计满足喷风口均匀送风的条件，各喷风口出风速度一致。

此外，与圆孔形喷风口相比，狭缝形喷风口可根据用户及产品的需求加以调节，故在实际生产中狭缝形喷风口具有更多的灵活性。

3.2.2 变截面风道弧形导流板

采用弧形导流板的优化设计可进一步保证变截面风道送风均匀。变截面弧形导流板的结构如图5所示：加热后的空气沿水平方向进入风道，受到弧形导流板的阻力作用后，运动方向改变，热空气向下通过狭缝均匀作用于纤网上。该结构能够提高热风效率，减少热量损失。

图5 变截面风道弧形导流板结构示意

4 结语

(1)ZW2784系列热风黏结机为等截面风道，采用圆孔形喷风口，计算得到i≈0.21，满足喷风口均匀送风条件。实际应用中，为使送风更均匀、柔和，可在喷风口下方安装冲孔匀风板。

(2)ZW2785系列热风黏结机为变截面风道，采用纵向排列的狭缝形喷风口，计算得到i≈0.19，满足喷风口均匀送风条件。在变截面风道优化设计中，采用弧形导流板，可使狭缝形喷风口喷出的热风更均匀，同时还能有效减少热量损失。

(3) 对比两种喷风口，狭缝形喷风口因其缝隙可根据用户及产品需求加以调节，故在实际生产中具有更多的灵活性，但是生产面密度较小的薄型热风非织造材料需慎重选用。