العودة إلى النظرة العامة

1- المتطلبات التقنية الأساسية

هذا الجهاز هو فرن تجفيف مركب يجمع بين الإشعاع تحت الأحمر وحمل الهواء الساخن ، مصمم للتسخين المستمر في خط الإنتاج لشبكة الورق المتحرّكة. يهدف إلى رفع درجة حرارة الورق المُشغَّل بسرعة عالية من درجة الحرارة المحيطة إلى 40°C، مع تحمل لدرجة حرارة السطح قدره ±1°C.

1. طول التسخين الفعّال للفرن: 1000 مم
2. معاملات الورق: عرض الشريط 800–900 مم، سماكة الورق 0.1 مم؛ سرعة الشريط 0–10 م/ثانية (تشغيل ببدء متغير التردد وعمل مستقر عند 10 م/ثانية)؛ الحد الأدنى لدرجة حرارة المحيط في الشتاء: 5 درجات مئوية.
3. هيكل التسخين: تسخين ثنائي الوجه من الأعلى والأسفل. تُركّب مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء في الجزأين العلوي والسفلي. 9 أشعة تحت حمراء مصابيح التدفئة في الأعلى، 9 أشعة تحت حمراء مصابيح تسخين في الأسفل، بإجمالي 18 مصباحًا للتسخين بالأشعة تحت الحمراء؛ المسافة بين مراكز الأنابيب: 110 ملم.
4. بنية تدفق الهواء: تُركّب مخمدات التصحيح في الفجوة بين كل مصباحين من مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء (في الأعلى والأسفل). يزوّد مروحة الدوران ذات التردد المتغيّر الهواء الساخن المعاد تدويره. يتدفّق الهواء الساخن عبر قنوات الهواء، ويمرّ عبر مخمدات التصحيح، ثم يندفع عموديًا نحو شبكة الورق.
5. توزيع الحرارة: 60% إلى 70% من الحرارة تنشأ عن الحمل الحراري للهواء الساخن؛ و30% إلى 40% من الحرارة تنشأ عن الإشعاع تحت الحمراء المباشر.
6. مواصفات أنبوب التسخين: مصدر طاقة ثلاثي الأطوار بجهد 380 فولت، أنبوب تسخين بالأشعة تحت الحمراء مزدوج الفتحة مع منفذ أحادي الطرف، عاكس مطلي بالذهب، وعاكس خلفي من الألمنيوم المصقول بسطح مرآوي. المسافة بين مصابيح التسخين وسطح الورق: 100–150 ملم.
7. هدف درجة الحرارة: ثبات درجة حرارة سطح الورق عند 40°C، مع هامش خطأ ±1°C.

2- حساب الحمل الحراري وتصميم الطاقة

2.1 مبدأ التصميم

يُستمد مصدر الحرارة في نظام تداول الهواء الساخن من إجمالي قدرة التسخين بالأشعة تحت الحمراء. ويُعتمد نقل الحرارة المدمج بين الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء وحمل الحرارة بالحمل الحراري للهواء الساخن. حيث تُشعّ مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء مباشرةً على سطح الورق، وفي الوقت نفسه تُسخّن الهواء المتدفق داخل النظام. ثم يُقوّم الهواء الساخن بواسطة مصدات التوجيه، ليصطدم بسطح الورق وينقل إليه الحرارة عبر الحمل الحراري.

2.2 تخصيص طاقة التسخين بالأشعة تحت الحمراء

• إجمالي مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء: 18 مصباحًا (9 مصابيح علوية، 9 مصابيح سفلية)
• القدرة المصنفة لكل أنبوب بالأشعة تحت الحمراء: 1.5 كيلوواط
• إجمالي القدرة المثبتة للأشعة تحت الحمراء: 18 × 1.5 كيلوواط = 27 kW

يساهم الإشعاع تحت الأحمر بنسبة 30 إلى 40% في توفير الحرارة الفعّالة. وفي الوقت نفسه، تعمل مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء كمصدر للحرارة لتدوير الهواء الساخن، حيث تقوم بتسخين الهواء المُدوّر وتوفير 60 إلى 70% من الحرارة اللازمة للتجفيف بالحمل الحراري.

2.3 وصف التخطيط الهيكلي

1. طول قسم التسخين: 1000 مم. صفوف أنابيب علوية وسفلية، بواقع 9 مصابيح تسخين في كل طبقة، مع تباعد مراكز الأنابيب قدره 110 مم. تُركّب مخمدات التصحيح في الفجوات بين الأنابيب. تعمل مخمدات التصحيح على كسر التدفق المضطرب وتقويم تدفق الهواء، بما يضمن توزيعًا متساويًا للهواء العمودي على شبكة الورق، مما يقي من انحراف درجة الحرارة المحلي على الورق.
2. يُركّب مروحة تدوير ذات تردد متغير على الجدار الجانبي للفرن. يرتبط مجرى الهواء الساخن بمشابك تعديل التدفق العلوية والسفلية. يمر تدفق الهواء عبر هذه المشابك ويصطدم بالورق المتحرّك عموديًا.
3. يتحرك شريط الورق أفقيًا في الوسط، متنقلًا باستمرار من اليسار إلى اليمين بسرعة عالية. تُصدر مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء المثبتة في الأعلى والأسفل إشعاعًا تحت حمراء نحو شريط الورق بشكل متزامن، إلى جانب الهواء الساخن المُدفَع من مصدات التسوية، وذلك لتحقيق تسخين ثنائي الجانب.

3- ملاحظات في التحكم والهندسة

1. مزود الطاقة: ثلاث مراحل بجهد 380 فولت. تستخدم مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء مصابيح تسخين بالأشعة تحت الحمراء ذات منفذ أحادي الطرف وفتحتين، مطلية بالذهب، مع عواكس ألومنيوم مصقولة بمرآة لتحسين كفاءة إشعاع الأشعة تحت الحمراء.
2. المروحة: مروحة تدوير ذات تردد متغير مع إمكانية ضبط حجم الهواء بشكل مستمر لإعادة تدوير الهواء الساخن. تُركّب مخمدات التصحيح في الفجوات بين الأنابيب لتسوية تدفق الهواء دون استغلال مساحة إضافية من طول الفرن.
3. التحكم في درجة الحرارة: منظم طاقة PID + SCR مع تحكم موزّع في درجات الحرارة، لاستقرار درجة حرارة سطح الورق عند 40°C وتحقيق دقة عالية تبلغ ±1°C في التحكم بدرجة الحرارة.
4. مميزات التطبيق: في ظل سرعة عالية للورق، يضمن الاستجابة السريعة للأشعة تحت الحمراء بالإضافة إلى توزيع متجانس للهواء الساخن ارتفاعًا سريعًا في درجة الحرارة وتوحيدًا ممتازًا لدرجة حرارة الورق. مناسب للتسخين والتجفيف المستمر عبر الخط لورق رقيق.

يستخدم هذا الفرن بنية تجفيف مركبة بالأشعة تحت الحمراء والهواء الساخن على الجانبين، بطول تسخين فعّال يبلغ 1 متر. 9 أشعة تحت حمراء مصابيح التدفئة على الجانب العلوي، 9 مصابيح التدفئة على الجانب السفلي، إجمالي 18 مصباحًا للتسخين، بإجمالي قدرة بالأشعة تحت الحمراء تبلغ 27 كيلوواط، بقدرة 1.5 كيلوواط لكل مصباح، مع تباعد بين مراكز المصابيح يبلغ 110 ملم.

تُركّب مخمدات التصحيح في الفجوات بين مصابيح التسخين بالأشعة تحت الحمراء. يندفع الهواء الساخن عموديًا نحو سطح ورقة الشبكة عبر مروحة ذات تردد متغير، وقنوات هوائية، ومخمدات تصحيح. توزيع الحرارة: الحمل الحراري 60–70%، والإشعاع بالأشعة تحت الحمراء 30–40%. يدعم النظام سرعة تشغيل مستمرة للورق تتراوح بين 0 و10 أمتار في الثانية. وفي ظل ظروف درجات حرارة شتوية منخفضة تبلغ 5°C، يمكن تسخين الورق بثبات إلى 40°C بدقة حرارية تبلغ ±1°C، بما يلبّي متطلبات التسخين المستمر على الخط لورق رقيق.