一種箱體內溫度智能調節的干燥裝置制造方法
【專利摘要】一種板材的烘干裝置，包括箱體，箱體內設置加熱區和預熱區，預熱區設置在加熱區的前部并且和加熱區相連接，沿著傳送帶傳送方向，將溫度t設為距離加熱區入口的距離x的函數， t=f（x），在加熱區，f'（x）<0, f''（x）>0；在預熱區，f'（x）>0, f''（x）>0；其中f'（x）、f''（x）分別是f（x）的一次導數和二次導數。本發明通過箱體內溫度的變化以及增幅的變化，可以使得板材的干燥取得最佳的效果，而且還能夠節約能源。
【專利說明】一種箱體內溫度智能調節的干燥裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于干燥領域，尤其涉及一種板材的烘干裝置，屬于F26B干燥領域。
【背景技術】
[0002]傳統的加熱烘干方法在板材實際生產中智能化程度不高，效率低下，而且烘干效果并不理想，滿足不了實際生產需求，所以需要一種可以高度智能化的烘干設備，使保板材內水分含量變化以及厚度變化時，智能調節烘干溫度和傳送速度以及其它一些參數，在短時間內降到所要求的范圍內。
【發明內容】
[0003]針對目前現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種板材的烘干裝置，解決現有市場產品智能化程度不高，效率低下等缺點。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種板材的烘干裝置，包括箱體，箱體內設置加熱區和預熱區，預熱區設置在加熱區的前部并且和加熱區相連接，沿著傳送帶傳送方向，將溫度t設為距離加熱區入口的距離X的函數，t=f (X)，在加熱區，f’ (x) <0,f’’(X) >0 ;在預熱區，f’(X) >0，f’’(X) >0 ;
其中f’(x)、f’’(X)分別是f (X)的一次導數和二次導數。
[0005]優選的烘干裝置，包括加熱部件、溫度傳感器、可編程控制器和傳送帶，所述傳送帶穿過箱體，傳送帶設置速度控制部件，速度控制部件與可編程控制器進行數據連接，可編程控制器根據板材的厚度和含水率，通過速度控制部件控制傳送帶的速度；傳送帶傳送控制方式如下:可編程控制器中存入的基準數據板材厚度為L、質量含水率為S、加熱的溫度為T、傳送帶的傳送速度為V是在板材厚度為L、質量含水率為S的時候，需要的加熱的絕對溫度為T，傳送帶的傳送速度為V ;
當板材的厚度為變為1，質量含水率為變為s的時候，傳送帶的傳速度滿足如下關系: t保持基準溫度T不變，傳送帶的傳送速度變化如下:
V/v= (s/S)c* (1/L) d,其中 c，d 為參數，1.12〈c〈l.18，1.25〈d〈l.29;
上述的公式中需要滿足如下條件:0.8〈s/S〈l.2，0.8〈 1/L〈1.2 ；
上述公式中，溫度T，t為絕對溫度，單位為K，為箱體內的平均加熱溫度，速度V，V單位為m/s，板材厚度L，I為厘米，含水率s，S為質量百分數。
[0006]優選的，在對溫度進行調整的時候，所有的加熱區的加熱部件的加熱功率采取相同的增幅或者降幅。
[0007]優選的，在對溫度進行調整的時候，隨著傳送帶的傳送方向，加熱區的加熱部件的加熱功率增加或減少的幅度逐漸降低。
[0008]優選的，在對溫度進行調整的時候，所有的預熱區的加熱部件的加熱功率采取相同的增幅或者降幅。
[0009]優選的，在對溫度進行調整的時候，隨著傳送帶的傳送方向，預熱區的加熱部件的加熱功率增加或減少的幅度逐漸升高。
[0010]與現有技術相比較，本發明的烘干裝置具有如下的優點:
I)可編程控制器自動控制箱體內溫度和/或傳送帶速度，實現板材的智能化的烘干。
[0011]2)通過設置多個加熱部件，實現對每一個加熱部件的智能控制，從而實現整個箱體內的溫度的預設的分布。
[0012]3)紅外加熱部件比微波加熱部件更靠近箱體出口設置，能夠達到快速的干燥，而且干燥效果好。
[0013]4)通過大量研宄得出最佳的控制速度和溫度的關系式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖。
[0015]圖2是本發明的另一個實施例的結構示意圖。
[0016]圖3是本發明箱體內溫度傳感器布置的平面示意圖。
[0017]圖4是本發明運行模式一的控制流程圖。
[0018]圖5是本發明運行模式二的控制流程圖。
[0019]圖6是本發明運行模式三的控制流程圖。
[0020]其中，箱體I，傳送帶2，加熱部件3，溫度檢測器4，可編程控制器5，入口 6，溫度傳感器7，板材8，傳送輪9。
【具體實施方式】
[0021]需要說明的是，此處的板材是指板狀的材料，例如板狀的木材、保溫板等。
[0022]如圖1所示，一種板材8的烘干裝置，包括箱體1、加熱部件3、溫度傳感器7、可編程控制器5和傳送帶2，所述傳送帶2穿過箱體1，加熱部件3和溫度傳感器7設置在箱體內，加熱部件3和溫度傳感器7與可編程控制器5進行連接。
[0023]作為優選，傳送帶設置速度控制部件，速度控制部件與可編程控制器5進行數據連接，可編程控制器5通過速度控制部件控制傳送帶的速度。
[0024]作為優選，速度控制部件包括速度檢測部件，速度檢測部件將檢測的傳送帶數據傳送到可編程控制器，可編程控制器根據檢測的數據來調整傳送帶電機的功率。如果檢測的速度小于可編程控制器計算得到的數據，增加電機的功率，反之，減少電機的功率。優選的，通過電機控制傳送輪9的轉速來調整傳送帶的傳送速度。
[0025]作為優選，箱體內的溫度傳感器為多個，通過設置多個溫度傳感器測量數據的平均值來計算平均溫度。
[0026]作為優選，箱體內的溫度傳感器設置為沿傳送帶傳送的軸向方向相垂直的縱向設置多排，每一排的距離相同。
[0027]作為優選，如圖3所示，相鄰排的溫度傳感器7的排列方式為錯排。通過錯排的方式，可以取得縱向上不同軸向位置的溫度，避免只測量同一軸向上的溫度，保證測量數據的準確性。
[0028]作為優選，箱體I是橫截面是梯形的空腔，入口 6和出口設置電動門，所述電動門的開度可以調節。中央控制器根據輸入的板材的厚度自動調節電動門的開度，防止開度過大造成能源損失，已達到節約能源的目的。
[0029]作為優選，還包括溫度檢測器4，當然，溫度檢測器只是轉換傳感器讀數，將其發送給PLC，必要的情況下，可以直接將溫度傳感器測量的數據直接發送給控制器，或者控制器中設置溫度檢測器，例如圖1。
[0030]優選的，傳送帶的傳送速度為0.4-0.6 m/s。
[0031 ] 作為優選，箱體內設置加熱區，沿著傳送帶傳送方向，加熱區溫度呈連續性分布逐漸降低。這樣使得板材隨著干燥程度越來越高，需要熱量越來越少，從而節約能量。
[0032]作為優選，沿著傳送帶傳送方向，加熱區的溫度的降幅逐漸增加。如果將溫度t設為距離加熱區入口的距離X的函數，t=f (X)，則在加熱區，f’ (xXO, f’’(x)>0，其中f’(X)分別是f (X)的一次導數和二次導數。
[0033]t為在X位置橫截面上的平均溫度。在實際中可以通過設置多個溫度傳感器測量的平均溫度，或者通過紅外測溫儀測量的橫截面上的平均溫度。
[0034]通過實驗表明，通過上述溫度的變化以及增幅的變化，可以使得板材的干燥取得最佳的效果，而且還能夠節約能源。
[0035]此處之所以限定加熱區，是因為箱體內可能還設置預熱區，此處的加熱區就是預熱區之后的加熱區域。當然，有的時候不設置預熱區，只設置加熱區。
[0036]優選的，烘干的溫度范圍是85_120°C。
[0037]作為優選，所述加熱部件3包括紅外加熱部件和微波加熱部件兩種，在加熱區，紅外加熱部件比微波加熱部件更靠近箱體出口設置。主要原因是紅外加熱部件和微波加熱部件加熱的原理不同，因為板材先是通過微波加熱，使板材中的水分子便產生振動和轉動能級的運動，使周圍的其他分子快速摩擦，從而加速水分子從板材內部向外蒸發，等到水分子基本揮發到板材表面附近時，然后通過紅外加熱部件進行烘烤式加熱，從而加速板材的干燥。
[0038]優選的，箱體內設置加熱部分，微波加熱部件分布為加熱部分入口到加熱部分長度的1/2-2/3位置范圍內分布，加熱部分的其余部分分配紅外加熱部件。如此設置會達到節能和干燥效果的最佳。其中加熱部分長度為加熱部分入口到加熱部分出口的長度。
[0039]在實際工作過程中，傳送帶的速度和加熱溫度之間需要有一個最佳的關系，如果傳送帶的速度過快，則加熱時間短，會影響加熱質量，如果傳送帶的速度過慢，加熱時間長，則可能會浪費太多的能量，同理，如果加熱溫度過低，會影響加熱質量，如果加熱溫度過高，會導致浪費太多的能量。因此通過大量的實驗，得出了最佳的加熱溫度和傳送速度之間的關系O
[0040]所述的烘干裝置能夠實現根據加熱板材的厚度和濕度自動的調整加熱溫度和傳送帶傳送速度。控制方式如下:假設板材厚度為L、質量含水率為S的時候，箱體內加熱的溫度為T (絕對溫度)，傳送帶的傳送速度為V的時候，表示滿足一定條件的干燥效果。上述的板材厚度為L、質量含水率為S、速度V和溫度T稱為基準厚度、基準濕度、基準速度和基準溫度，即基準數據。所述的基準數據存儲在可編程控制器中。
[0041]基準數據表示滿足一定條件的干燥效果的數據。例如可以是滿足一定的干燥效果，例如干燥效果是板材含水率為0.02%，或者在達到一定的干燥效果時，耗費的能源最少。當然優選的條件是達到一定干燥效果時，耗費的能源最少的數據作為基準數據。
[0042]通過下述公式調整的溫度和速度也基本上能夠滿足基準數據所達到的一定條件的干燥效果。
[0043]當板材的厚度為變為1，質量含水率為變為s的時候，加熱的溫度和速度滿足如下三種不同的運行模式之一:
第一模式:V保持基準速度V不變，加熱溫度變化如下:
t=T* (s/S)a* (1/L)b,其中 a，b 為參數，1.07〈a〈l.13，1.15〈b〈l.20 ；優選的，a=l.10，b=l.18;
第二模式保持基準溫度T不變，傳送帶的傳送速度變化如下:
V/v= (s/S)c* (1/L)d,其中 c，d 為參數，1.12〈c〈l.18，1.25〈d〈l.29;優選的，c=l.15，d=l.27
第三模式和t可變，加熱溫度和傳送帶的傳送速度的關系如下:
(v*t)/(V*T)=g* (s/S)e* (1/L) f,其中 g, e, f 為參數，g 滿足如下公式:
(s/S) / (1/L) >1,0.95<g<0.98;優選的，g=0.96 ；
(s/S)/ (l/LXl, 1.04<g<l.08;優選的，g=l.06 ;
(s/S) / (1/L) =1,0.98<g<1.04;優選的，g=l.02 ;
優選的，第三模式選取((1- v/V) 2+ (1- t/T)2)的值最小的一組V和t ;當然也可以選擇第一組滿足要求的V和t，也可以從滿足條件的V和t中隨即選擇一組；
1.10〈e〈l.15，1.18<f<l.20;優選的，e=l.13，f=l.19。
[0044]其中在上述三種模式的公式中需要滿足如下條件:0.8〈s/S〈l.2，0.8〈 1/L〈1.2。
[0045]上述的公式是經過大量的實際驗證，完全滿足板材實際干燥的需要。
[0046]在實際應用中，可編程控制器中存儲多組基準數據，然后可編程控制器根據用戶輸入的數據(板材厚度和板材含水率)，在滿足0.8<s/S<l.2，0.8〈 1/L〈1.2情況下，在自動選擇合適的基準數據作為依據。
[0047]優選的，當出現兩組或者多組基準數據情況下，可以提供用戶選擇的基準數據的界面、優選的，系統可以自動選擇((1- s/S)2+ (1- 1/L)2)的值最小的一個。
[0048]所述三種模式可以只存儲一種在可編程控制器中，也可以存儲兩種或者三種在可編程控制器中。
[0049]當有多個溫度傳感器的時候，加熱溫度為箱體內多個溫度傳感器測量的平均溫度。
[0050]上述公式中，溫度T，t為絕對溫度，單位為K，速度V，V單位為m/s，板材厚度L，I為cm (厘米)，含水率s，S為質量百分數。
[0051]優選的，在對溫度進行調整的時候，所有的加熱區的加熱部件的加熱功率采取相同的增幅或者降幅，例如都同時增加10%。
[0052]優選的，在對溫度進行調整的時候，所有的加熱區加熱部件的加熱功率采取不同的增幅或者降幅，隨著傳送帶的傳送方向，加熱區的加熱部件的加熱功率增加或者減少的幅度逐漸降低，例如，沿著傳送帶的傳送方向，前面的加熱部件增加15%，后面的依次增加12%，11%，等等。
[0053]優選的，箱體內設置預熱區，預熱區設置在加熱區的前部并且和加熱區相連接。在預熱區，沿著傳送帶傳送方向，預熱區的溫度呈連續性分布逐漸的升高，優選沿著傳送帶傳送方向，溫度的增幅逐漸增加。如果將溫度t設為距離入口的距離X的函數，t=f (X)，則在預熱區，f’ (x)>0, f’’ (x)>0,其中f’(x)、f’’(X)分別是f (X)的一次導數和二次導數。
[0054]t為在X位置橫截面上的平均溫度。在實際中可以通過設置多個溫度傳感器測量的平均溫度，或者通過紅外測溫儀測量的橫截面上的平均溫度。
[0055]通過實驗表明，通過上述溫度的變化以及增幅的變化，可以使得板材的預熱取得非常好的效果，而且還能夠節約能源10%以上。
[0056]當設置預熱區時，前面公式的溫度T，t為包括預熱區和加熱區一起的的平均溫度，即將預熱區和加熱區的溫度作為一個平均溫度進行考慮。
[0057]當設置預熱區時，優選的，在對溫度進行調整的時候，所有的預熱區的加熱部件的加熱功率采取相同的增幅或者降幅，例如都同時增加10%。
[0058]優選的，在對溫度進行調整的時候，預熱區加熱部件的加熱功率采取不同的增幅或者降幅，隨著傳送帶的傳送方向，預熱區的加熱部件的加熱功率增加或者減少的幅度逐漸升高，例如，沿著傳送帶的傳送方向，前面的加熱部件增加8%，后面的依次增加10%，11%，等等。
[0059]通過上述增幅的變化，可以極大節約能源，與增幅相同相比，而且能夠充分保證干燥結果的準確性。通過實驗證明，增幅變化的情況，誤差更小，加熱效果更好。
[0060]本發明還公開了一種實現干燥設備智能操作的方法，包括如下步驟:
O首先在可編程控制器中存儲一組或者多組基準數據:板材厚度為L、質量含水率為S、箱體內加熱的溫度為T (絕對溫度)，傳送帶的傳送速度為V ；
2)在操作界面上輸入板材的厚度和含水量；
3)可編程控制器根據輸入的板材的厚度和含水量，用戶選擇執行或者自動執行(例如只有一種運行模式的情況下)以下三個模式之一:
第一模式。V保持基準速度V不變，加熱溫度變化如下:
t=T* (s/S)a* (1/L)b,其中 a，b 為參數，1.07〈a〈l.13，1.15〈b〈l.20 ；優選的，a=l.10，b=l.18;
第二模式。t保持基準溫度T不變，傳送帶的傳送速度變化如下:
V/v= (s/S)c* (1/L)d,其中 c，d 為參數，1.12〈c〈l.18，1.25〈d〈l.29;優選的，c=l.15，d=l.27
第三模式。V和t可變，加熱溫度和傳送帶的傳送速度的關系如下:
(v*t)/(V*T)=g* (s/S)e* (1/L) f,其中 g, e, f 為參數，g 滿足如下公式:
(s/S) / (1/L) >1,0.95<g<0.98;優選的，g=0.96 ；
(s/S)/ (1/L)〈1，1.04<g<l.08;優選的，g=l.06 ;
(s/S) / (1/L) =1,0.98<g<1.04;優選的，g=l.02 ;
優選的，第三模式選取((1- v/V) 2+ (1- t/T)2)的值最小的一組V和t ;當然也可以選擇第一組滿足要求的V和t，也可以從滿足條件的V和t中隨即選擇一組；
1.10〈e〈l.15，1.18<f<l.20;優選的，e=l.13，f=l.19。
[0061]其中在上述的三種模式的公式中需要滿足如下條件:0.8〈s/S〈1.2，0.8〈 I/
L〈l.2o
[0062]4)烘干設備開始進行烘干操作。
[0063]作為優選，步驟I)中輸入多組基準數據；
作為優選，當出現兩組或者多組基準數據情況下，用戶可以通過用戶界面選擇的基準數據。
[0064]優選的，系統可以自動選擇((I — s/S)2+ (I — 1/L)2)的值最小的一個基準數據。
[0065]雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種板材的烘干裝置，包括箱體，箱體內設置加熱區和預熱區，預熱區設置在加熱區的前部并且和加熱區相連接，沿著傳送帶傳送方向，將溫度t設為距離加熱區入口的距離X的函數，t=f (X)， 在加熱區，f’(X)〈O, f’ ’(X) >0 ; 在預熱區，f’(X) >0，f’ ’(X) >0 ; 其中f’(x)、f’’(X)分別是f (X)的一次導數和二次導數。
2.如權利要求1所述的烘干裝置，包括加熱部件、溫度傳感器、可編程控制器和傳送帶，所述傳送帶穿過箱體，傳送帶設置速度控制部件，速度控制部件與可編程控制器進行數據連接，可編程控制器根據板材的厚度和含水率，通過速度控制部件控制傳送帶的速度；傳送帶傳送控制方式如下:可編程控制器中存入的基準數據板材厚度為L、質量含水率為S、加熱的溫度為T、傳送帶的傳送速度為V是在板材厚度為L、質量含水率為S的時候，需要的加熱的絕對溫度為T，傳送帶的傳送速度為V ; 當板材的厚度為變為1，質量含水率為變為s的時候，傳送帶的傳速度滿足如下關系: t保持基準溫度T不變，傳送帶的傳送速度變化如下:
V/v= (s/S)c* (1/L) d,其中 c，d 為參數，1.12〈c〈l.18，1.25〈d〈l.29; 上述的公式中需要滿足如下條件:0.8〈s/S〈l.2，0.8〈 1/L〈1.2 ； 上述公式中，溫度T，t為絕對溫度，單位為K，為箱體內的平均加熱溫度，速度V，V單位為m/s，板材厚度L，I為厘米，含水率s，S為質量百分數。
3.如權利要求1所述的烘干裝置，其特征在于，在對溫度進行調整的時候，所有的加熱區的加熱部件的加熱功率采取相同的增幅或者降幅。
4.如權利要求1所述的烘干裝置，其特征在于，在對溫度進行調整的時候，隨著傳送帶的傳送方向，加熱區的加熱部件的加熱功率增加或減少的幅度逐漸降低。
5.如權利要求1所述的烘干裝置，其特征在于，在對溫度進行調整的時候，所有的預熱區的加熱部件的加熱功率采取相同的增幅或者降幅。
6.如權利要求1所述的烘干裝置，其特征在于，在對溫度進行調整的時候，隨著傳送帶的傳送方向，預 熱區的加熱部件的加熱功率增加或減少的幅度逐漸升高。
【文檔編號】F26B23/04GK104501560SQ201410782029
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優先權日:2014年12月18日
【發明者】劉金江, 馬曉普, 蘭義華, 程寧, 梁晶晶, 張麗, 李艷 申請人:南陽師范學院