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PVA水溶胶干燥机理及控制方案研究

作　者: 邓文亮
导　师: 郝喜海
学　校: 湖南工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 远红外辐射热风干燥机理薄层干燥控制方案
分类号: TQ430.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 54次
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内容摘要

聚乙烯醇(polyvinyl alcohol—PVA)薄膜在水溶性、可降解性等方面的独特优点使其成为当前研究的热点。本论文进行了PVA水溶胶薄层干燥试验和变工艺干燥试验,并对热风与红外控制方案进行了改进。在PVA水溶膜生产过程中,干燥系统的工艺参数的确定直接影响到干燥速率和能耗,为了确定钢带流延法生产PVA水溶膜的合理干燥方法和工艺参数,在自制的远红外辐射与热风对流联合干燥实验台上,以风温和风速为实验因素对PVA水溶胶进行了薄层干燥特性研究,采用多元线性回归确定了薄层干燥模型。通过对水溶胶的薄层干燥实验值和用PAGE模型预测值之间的比较表明,本文所求的PAGE模型能够正确反映水溶胶薄层干燥规律。基于成膜过程中远红外的辐射距离、初始含水量,薄膜厚度存在交互关系,本文采取二次正交旋转组合设计法对PVA水溶胶进行了变工艺干燥试验研究,通过数据处理系统(DPS)进行试验数据处理,从而建立了以干燥质量为指标的数学回归方程,得出了较优的工艺组合。针对传统的PVA水溶膜烘干线自动化程度低,能源消耗大等缺点,本文在热风与红外控制方面分别进行了改进。在红外方面,根据电热烘箱各加热阶段的不同要求,提出了采用分段式控制的复合温度控制方案。在热风方面,采用了PID交流变频调速控制和PID温度控制及Modbus现场总线通讯协议,合理的调整烘道内钢带的运行速度、各分段干燥器中的工作温度和湿度,形成合理的干燥曲线,从而提高产品的合格率,并减少电能损耗。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
主要符号表  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 本课题研究的意义  11-12
  1.2 水溶性塑料包装薄膜介绍  12-14
    1.2.1 水溶性薄膜的主要化学成分、性能及应用  12-13
    1.2.2 水溶膜的国内外研究概况  13-14
  1.3 生产工艺过程及设备现状  14-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-17
第二章远红外与热风联合干燥机理与质热传递分析  17-36
  2.1 干燥的相关理论和基本原理  17-23
    2.1.1 湿物料中的水分  17-18
    2.1.2 空气湿度的定义  18-20
    2.1.3 干燥曲线与干燥速率曲线  20-23
  2.2 热风干燥机理  23-24
  2.3 红外辐射干燥机理  24-29
    2.3.1 物体与辐射的关系  24-26
    2.3.2 红外辐射换热  26-29
  2.4 水溶胶远红外与热风联合干燥质热传递分析  29-35
    2.4.1 水溶胶干燥固化成膜机理分析  30-31
    2.4.2 非稳态动力学方程  31-33
    2.4.3 水溶胶联合干燥的传热和传质  33-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章 PVA水溶胶薄层干燥试验研究  36-49
  3.1 引言  36
  3.2 PVA水溶胶薄层干燥实试验  36-39
    3.2.1 薄层干燥试验装置  36-38
    3.2.2 试验材料  38
    3.2.3 试验方法  38-39
    3.2.4 参数调整  39
  3.3 PVA水溶胶薄层干燥特性及影响因素  39-41
    3.3.1 不同热风温度对干燥的影响  40-41
    3.3.2 不同对流风速对干燥的影响  41
  3.4 薄层干燥方程  41-45
    3.4.1 薄层干燥数学模型的选择  42-43
    3.4.2 薄层干燥模型参数的确定  43-44
    3.4.3 薄层干燥模型方程的拟合比较  44-45
  3.5 单因素试验研究  45-48
    3.5.1 不同辐射距离的干燥试验  45-46
    3.5.2 不同初始含水量的干燥试验  46-47
    3.5.3 不同料层厚度的干燥试验  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章联合干燥工艺参数数学模型的建立  49-61
  4.1 引言  49
  4.2 试验因素与试验指标的确定  49-51
  4.3 试验方案  51-56
    4.3.1 试验设计  52-54
    4.3.2 回归系数的计算方法  54-56
  4.4 模型的建立  56-60
    4.4.1 水溶性薄膜干燥质量试验结果与分析  56-57
    4.4.2 回归方程的显著性检验  57-59
    4.4.3 回归系数的显著性检验  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章红外温度与热风控制方案的改进  61-71
  5.1 红外控制方案的改进  61-65
    5.1.1 两种控制方案的比较  61-62
    5.1.2 本试验控制方案  62-65
  5.2 热风控制方案的改进  65-69
  5.3 本章小结  69-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 结论  71
  6.2 进一步工作展望  71-73
参考文献  73-77
附录  77-78
致谢  78

PVA水溶胶干燥机理及控制方案研究

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