影响干燥能力的因素
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册第九分册纸张抄造》第566页（7850字）
影响干燥能力的因素很多，这里举S．F．Smith和B．W．Attwood的实验为例，以说明各因素的影响及它们的相互关系。
实验条件：
定量 220g／m2
抄速 73．15m／min
烘缸直径 1524mm
烘缸间自由区段 80%
烘缸表面温度 121℃
烘缸周围的换气装置 干球温度 63℃
湿球温度 62℃
换气用空气的速度 73．15m／min
湿纸张力 0．358N／cm
干毯质量 3．05kg／m2
开始干燥前湿纸水分63．4%，纸样规格为12．7cm×7．62cm，质量为3．3g。
表11－5－11 烘缸干燥能力表
注：h－表面施胶前烘缸：S／W－每米烘缸宽度的干燥面积，m2：R。－每米2、每小时纸的产量，kg／(h·m2)Rw－每米2、每小时蒸发水量，kg／(h·m2)；M每公斤成品纸(烘缸出口处)需要的蒸汽量，kg(汽)／kg(纸)
1．干毯张力对烘缸干燥的影响
干毯张力对烘缸干燥的影响见图11－5－14。
图11－5－14 干毯张力对烘缸干燥能力的影响
干毯张力对湿纸页与烘缸表面接触压力的影响见表11－5－12。
表11－5－12 干毯张力对湿纸页与烘缸表面接触压力影响
干毯张力对湿纸页干燥效率的影响见表11－5－13。
表11－5－13 干毯张力对湿纸页干燥效率的影响
2．换气用空气性质对烘缸干燥的影响
空气的性质对烘缸干燥的影响见图11－5－15。
图11－5－15 换气用空气性质对烘缸干燥的影响
曲线Ⅰ 干球温度 63℃
湿球温度 60℃
相对湿度 96%
曲线Ⅱ 干球温度 63℃
湿球温度 32℃
相对湿度 12%
干燥前湿纸水分63．4%。
3．换气用空气的速度对干燥影响
换气用空气的速度与干燥能力的关系可用下式表示：
式中 R——烘缸干燥能力
v——空气速度，ft／s
k——系数
当抄速90～600m／min时，k为0．57～0．71
4．烘缸袋内湿纸页自由运行的长度对干燥能力的影响
烘缸袋内湿纸页自由运行的长度对干燥能力的影响，见图11－5－16。
图11－5－16 “自由区段%”对烘缸干燥的影响
曲线 “自由区段%”
a 14．5%
b 20．0%
c 27．0%
d 38 0%
干燥前湿纸页的水分 63．4%。
对于“自由区段%”的解释见图11－5－17。
图11－5－17 湿纸页多缸干燥的情况
5．烘缸直径对干燥能力的影响
图11－5－18 烘缸直径对干燥能力的影响(1)
图11－5－19 烘缸直径对干燥能力的影响(2)
图中数据如下：
注：干燥前湿纸水分62．5%。
以上实验条件为：
烘缸表面温度 121℃
换气用空气 干球温度 74℃
湿球温度 63℃
抄速 720m／min
品种 纸板(222g／m2)
表11－5－14 烘缸直径与单位时间内纸页循环周期关系
注：干毯张力15．4N／cm时，抄速720m／min。
6．纸机抄速对烘缸干燥能力的影响
纸机抄速对烘缸干燥能力的影响见图11－5－20。
图11－5－20 纸机抄速对干燥能力的影响
以上实验条件：
烘缸直径 1．5m
烘缸表面温度 121℃
换气用空气 干球温度 74℃
湿球温度 63℃
干毯张力 15．4N／cm
品种 纸板(222g／cm2)
7．干毯的种类对干燥能力的影响
烘缸用干毯的种类对干燥能力的影响见图11－5－21。
图11－5－21 干毯的种类对干燥能力的影响
曲线a－亚麻，0．152kg／m2
曲线b－棉、石棉干毯，2754kg／m2
曲线c－羊毛干毯，1．148kg／m2
曲线d－镍网，160目
曲线e－亚麻干毯，3．06kg／m2
干燥前湿纸水分66．7%
纸页定量222g／m2
8．蒸汽压力对烘缸蒸发水量的影响
(1)根据Tappi关于纸张的资料
①印刷用纸蒸发水量与饱和蒸汽压的关系见图11－5－22。
图11－5－22 印刷用纸蒸发水量与饱和蒸汽压力关系
②半透明玻璃纸、防油纸蒸发水量与蒸汽压力的关系见图11－5－23。
图11－5－23 半透明纸、防油纸蒸发水量与蒸汽压力的关系
③牛皮纸、厚纸蒸发水量与蒸汽压力的关系见图11－5－24。
图11－5－24 牛皮纸、厚纸烘缸蒸发水量与饱和蒸汽压力关系
④新闻纸蒸发水量与蒸汽压力的关系见图11－5－25。
图11－5－25 新闻纸蒸发水量与蒸汽压力关系
⑤薄纸蒸发水量与蒸汽压力关系见图11－5－26。
图11－5－26 薄纸蒸发水量与蒸汽压力关系
⑥书写纸蒸发水量与蒸汽压力关系见图11－5－27。
图11－5－27 书写纸蒸发水量与蒸汽压力关系
上述图11－5－22～图11－5－27是根据下列公式给出：
式中 Wf——干燥部出口处每公斤纸蒸发水量，kg(水)／kg(纸)
Pw——干燥部入口处湿纸页干度，%
Pf——干燥部出口处纸页干度，%
Rw——烘缸蒸发量，kg／(m2·h)
Gf——干燥部每小时产纸量(以干燥部出口水分为基准)，kg／h
F——烘缸全面积(包括毯缸面积)，m2
式中 D——纸缸或毯缸直径，m
N——纸缸或毯缸个数，个
(2)Tappi关于典型纸张资料
①蒸汽压力对纸张“平均的”蒸发量的关系见图11－5－28。
图11－5－28 典型纸张“平均的”蒸发量与蒸汽压力关系
P－纸浆 B－书籍纸 G－防油纸、玻璃纸 K－牛皮纸及纸板 N－新闻纸 PB－纸板 T－薄页纸和吸收纸 W－书写纸
②蒸汽压力对纸张“良好的”蒸发量的关系见图11－5－29。
图11－5－29 典型纸张“良好的”蒸发量与蒸汽压力关系
P－纸浆 B－书籍纸 G－防油纸 K－牛皮纸及纸板 N－新闻纸 PB－纸板 T－薄页纸吸收纸 W－书写纸
③在较高蒸汽压力下的蒸发量(图中直线是纸、纸板类的混合平均数)与蒸汽压力关系见图11－5－30。
图11－5－30 较高蒸汽压力与蒸发量关系
9．蒸汽压力对烘缸干燥能力的影响
蒸汽压力对烘缸干燥能力的影响，见图11－5－31。
图11－5－31 蒸汽压力与烘缸干燥能力的关系
a－吸收纸，包括滤纸、餐巾纸、硫酸原纸、字型纸等
b－根据Tappi纸张资料，将英制换算为公制后绘出
10．多缸纸机循环周期对干燥能力的影响
(1)多缸干燥纸页——循环周期与温度、蒸发量的关系纸页循环周期与温度、蒸发量的关系见图11－5－32。
图11－5－32 多缸干燥循环周期与纸页温度蒸发水量的关系
(2)纸机车速与湿纸页蒸发水量的比例关系
纸机车速与湿纸页蒸发水量的比例关系，见图11－5－33。
图11－5－33 纸机车速与湿纸页蒸发水量的比例关系
表11－5－15 纸机车速与纸页蒸发量的比例关系
11．干燥部的设计对干燥能力的影响
(1)普通纸机干燥部与纸页的受热时间
普通纸机干燥部与纸页受热时间的关系见图11－5－34。
图11－5－34 普通纸机干燥部循环周期的图解
1－纸页 2－烘缸 3－干毯 4－干毯辊
从图11－5－34知
与纸页和烘缸接触受热时间的长短相对应，且取决于烘缸直径、烘缸与纸页接触点间切线的夹角φ和纸机车速。
纸页接触烘缸时间：
式中 D——烘缸直径，m
φ——烘缸与纸页接触点切线间夹角，度
vr——纸机车速，m／min
现有纸机干燥部烘缸大多数直径为1500mm，夹角为220°～240°，这样，纸页的受热时间取决于纸机的车速。例如表11－5－16所示。
表11－5－16 纸机车速、烘缸直径与纸页受热时间关系
(2)蒸发速度
①纸机车速、烘缸直径对纸页受热时间的影响，见图11－5－35。
图11－5－35 纸机车速、烘缸直径对纸页受热时间的影响
②干燥部烘缸单位有效面积蒸发的水量称为蒸发速度，用下式表示：
式中 W——蒸发水量，kg
F——干燥面积，m2
ι——干燥时间，h
tk——烘缸表面纸页的温度，℃
to——烘缸周围空气温度，℃
r——汽化热，J／kg
δ——烘缸表面和纸页间介面层的厚度，m
λδ——介面层的导热系数，J／(m·h·℃)
h——纸页的厚度，m
λm——纸页的导热系数，J／(m·h·℃)
α2——纸页对周围空气的传热系数，J／(m2·h·℃)
Pk——与烘缸接触层上饱和水蒸气压力，Pa
Po——在烘缸周围空气的水蒸气分压力，Pa
R——换算系数，(Pa·m2·h)／kg
纸页定量为～100g／m2，R=10～30
干燥部蒸发速度的变化见图11－5－36。
图11－5－36 沿纸机干燥部蒸发速度变化的特性曲线
m－蒸发速度变化曲线 S－纸页干度变化曲线
(3)纸页干度与传热系数的关系
纸页干度与传热系数的关系见图11－5－37。
图11－5－37 纸页干度与传热系数关系
(4)纸页在烘缸上受热时间对纸页温度的影响
纸页的受热时间对温度的影响，见图11－5－38。
图11－5－38 纸页受热时间对其温度的影响
tk－与烘缸接触层纸页温度
ts－纸页的中层温度
tz－纸页的外层温度
(5)烘缸直径对纸页受热时间的影响
烘缸直径对纸页受热时间的影响，见图11－5－39。
对纸张生产工艺和设备的研究，发现对烘缸干燥加热时间的选择有重大意义，如果采用最佳的干燥时间，可得到最大的平均蒸发速度。烘缸干燥最佳干燥时间ι0，取决于生产纸张的品种、烘缸表面的温度、干毯的种类和它的张力，以及纸页进入干燥部时的干度。例如，纸页干度为40%时，ι0平均=0．3～0．4s，可得到最大的平均蒸发速度。
(6)多烘缸纸机干燥部新的设计方案
多缸纸机干燥部新的设计方案，见图11－5－40。
图11－5－39 纸页在烘缸上受热的特性曲线
(a)普通直径的烘缸 (b)增加直径的烘缸 1－低干度纸页曲线 2－高干度纸页曲线
图11－5－40(a)、(b) 多缸纸机干燥部(普通纸机干燥部与不同直径烘缸干燥部比较)
表11－5－17 普通干燥部与不同直径烘缸干燥部比较
