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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。
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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
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 胶粘剂工业 > 一般性问题 > 生产过程与生产工艺
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