Определение производительности и тепловой мощности агрегатной группы

   Точный расчет параметров теплогенератора достаточно сложен и основан на допустимых уровнях предельной концентрации отравляющих веществ (ПДК), составах растворителей и их количественном соотношении в лакокрасочных материалах, а также с учетом метода нанесения лакокрасочного покрытия и размеров окрасочной кабины. Методика точного расчета приведена на соответствующей странице раздела ПОДДЕРЖКА. Здесь мы дадим некоторые рекомендации для упрощенного определению требуемой производительности вентиляторов и тепловой мощности агрегатных групп в зависимости от распространенных норм скорости движения воздушного потока в рабочей зоне маляра, схем воздухооборота в камере и габаритных размеров окрасочной кабины.

   Существуют определенные формулы расчета, полученные эмпирическим путем и проверенные многолетней практикой эксплуатации окрасочно-сушильных камер. Эти формулы просты и основой для расчета в них является задаваемая пользователем скорость потока воздуха в рабочей зоне, которая колеблется в пределах от 0,15 до 0,25 м/сек и определяется требованиями к качеству окраски. Указанные скорости потоков воздуха (при равномерном движении воздушного потока во всем сечении окрасочной кабины) гарантированно обеспечивают комфортные и безопасные условия работы маляра, а также нормальные условия для нанесения лакокрасочного материала на поверхность изделия. 

   При выборе этого параметра следует учитывать следующие факторы:

1.  размеры и конструкцию окрашиваемого изделия
2.  требования к качеству окраски
3.  энергетические и финансовые возможности

    Размер окрашиваемого изделия достаточно сильно сказывается на распределении воздушного потока внутри окрасочной кабины, независимо от ее конструкции. При небольших размерах изделия по отношению к сечению окрасочной кабины (например, дверь а/м, корпус редуктора, фасадная панель и пр.) или его каркасной конструкции с небольшими сечениями составляющих элементов (например, металлическая ферма, каркас багги, погонажные столярные детали) это влияние мало, но при сопоставимых размерах (вследствие перекрытия проходного сечения) скорость потока в рабочей зоне может возрасти на порядок и выше (например, при размещении в камере кузова автомобиля, емкости большого объема, ж/д вагона и пр.). Исходя из этого минимальную скорость воздушного потока принимают при условии его движения в пустой окрасочной кабине.

   Выделим основные факторы на которые влияет скорость потока воздуха в рабочей зоне :

1. При больших скоростях потока воздуха возможно образование следующих дефектов:

• возможное образование ряби на окрашиваемой поверхности
• стягивание поверхностной пленки из-за ее быстрого высыхания
  
• сдувание факела распыляемой краски, что приводит к повышенному ее расходу
• увеличение времени сушки внутренних слоев краски вследствие затрудненного испарения растворителя из под плотной поверхностной пленки Выбирая скорость потока в интервале 0,15-0,25 м/с, вы с высокой степенью вероятности избежите этих проблем.

• трудно добиться равномерной сушки покрытия по всей площади изделия
  
• возрастает инерционность нагревателя, что приводит к большим колебаниям температуры около уставки
• есть риск перегрева нагревателя и быстрого выхода его из строя
• увеличивается количество отражаемого распыла краски, которая повторно осаждается на окрашиваемую поверхность, снижая блеск покрытия и приводя к дополнительным затратам на последующую полировку окрашенной поверхности.

   Необходимо также помнить о том, что скорость движения воздушного потока прямо пропорциональна производительности применяемого вентилятора и его потребляемой мощности, поэтому увеличивая скорость движения воздуха в камере вы увеличиваете расходы на приобретение оборудования большей мощности и производительности, а также текущие расходы на электроэнергию и энергоносители, которые используются для нагревания воздушного потока, подаваемого в камеру.

   Вернемся к вышеупомянутой формуле расчета производительности вентиляторов теплогенератора. Она имеет следующий вид:

V = v*S*3600

   где, V - производительность вентилятора, м³/ч

         v - выбранная скорость движения воздушного потока в пустой окрасочной кабине, м/с

         S - сечение окрасочной кабины в рабочей зоне маляра, определяемое в плоскости, перпендикулярной направлению движения воздуха, м²

         3600 - коэффициент перевода из м³/с  в м³/ч

   ПРИМЕР 1. Окраска автомобиля

Зададим начальные параметры:

•  внутренние размеры окрасочной кабины, Д*Ш*В:   7*4*3 м
  
•  направление движения воздушного потока: вертикальное (подача воздуха в камеру через потолочный пленум, вытяжка через приямок)
•  минимальная скорость движения воздуха в рабочей зоне: 0,2 м/с

   Требуемая производительность вентилятора составит: V = v*S*3600 = 0,2 * 28 * 3600 = 20 160 м³/ч. При использовании оборудования ModernTech ближайшее значение будет иметь теплогенератор с вентиляторами производительностью 21000 м³/ч.

   ПРИМЕР 2. Окраска мебельных фасадов из МДФ

Зададим начальные параметры:

•  внутренние размеры окрасочной кабины, Д*Ш*В:   6*3*2,5 м
  
•  направление движения воздушного потока: горизонтальное (подача воздуха в камеру через потолочный пленум, находящийся в противоположном от маляра торце окрасочной кабины, вытяжка через установленную на другом торце камеры окрасочную кабину с сухой фильтрацией)
•  минимальная скорость движения воздуха в рабочей зоне: 0,25 м/с

   Требуемая производительность вентилятора составит: V = v*S*3600 = 0,25 * 7,5 * 3600 = 6 750 м³/ч. При использовании оборудования ModernTech ближайшее значение будет иметь теплогенератор с вентилятором производительностью 7 000 м³/ч.

ПРИМЕР 3. Окраска объемных металлоконструкций

Зададим начальные параметры:

•  внутренние размеры окрасочной кабины, Д*Ш*В:   14*6*5 м
  
•  направление движения воздушного потока: диагональное (подача воздуха в камеру через потолочный пленум, вытяжка через настенные фильтры, расположенные на боковой стенке окрасочной кабины)
•  минимальная скорость движения воздуха в рабочей зоне: 0,15 м/с

   Требуемая производительность вентилятора составит: V = v*S*3600 = 0,15 * 70 * 3600 = 37 800 м³/ч. При использовании оборудования ModernTech наиболее подходящим решением будет параллельная установка двух теплогенераторов с вентиляторами производительностью по 21000 м³/ч.

   Определение тепловой мощности нагревателей

   Точные методики расчета тепловой мощности для достаточно сложны учитывают множество факторов - теплопотери через ограждения окрасочной кабины, расход тепла на прогрев элементов вентиляционной системы и самих изделий, градиент перепада температуры по объему или сечению камеры, заданное время нагрева до требуемой температуры, инерционность нагревателя, наружная температура воздуха и температура в помещении, влажность нагреваемого воздуха и др.параметры.

   На практике можно обойтись более простыми расчетами, привязанными к двум основным параметрам: нагреваемому объему воздушного потока (V) и разнице между температурами наружного и подаваемого в камеру воздуха (Δt). Формула расчет тепловой мощности в этом случае имеет следующий вид:

Q = L · c · (tк - tн) = V · ρ · c · (tк - tн),

где:

• tк - конечная температура воздуха, ⁰С
• tн - начальная температура воздуха, ⁰С
• L = V · ρ - расход воздуха, кг/с
• V - объем нагреваемого воздуха, м³
• с = 2,79 ∙ 10−⁴- теплоемкость воздуха, кВт/кг∙град
• ρ = 1.225 - удельный вес воздуха, кг/м³

   Из данной формулы легко определить тепловую мощность, необходимую для нагрева 1 м³ воздуха на 1 ⁰С:

Q₁ = V · ρ · c · (tк - tн) = 1 ∙ 1,225 ∙ 2,79 ∙ 10−⁴ ∙ 1 =  0.000342, кВт

   Отсюда можно вывести формулу расчета тепловой мощности, затрачиваемой на нагревание заданного объема воздуха V (м³) на Δt (⁰С):

Q = Q₁ ∙ V ∙ ∆t, кВт

  Перепад между начальной и конечной температурами определяется исходя из наименьшей температуры наружного воздуха в зимний период и температуры режима, для которого ведется расчет. Наибольший расход тепла требуется при работе камеры в режиме ОКРАСКА, когда весь нагреваемый воздух забирается из атмосферы и нагревается  до заданной температуры за один проход через теплообменник. В режиме СУШКА расходуемая тепловая мощность гораздо ниже (в 3-5 раз) и зависит в основном от потерь тепла через ограждения окрасочной кабины, стенки наружных воздуховодов и температуры в помещении, где установлена камера.

ПРИМЕР 1.

  Задание: требуется определить тепловую мощность приточной установки, предназначенной для подачи нагретого воздуха в окрасочную камеру.

  Начальные данные:

• производительность вентилятора приточной установки: 18000 м³/ч
• минимальная температура наружного воздуха: -20 ⁰С
• температура в рабочей зоне: +20 ⁰С

Мощность теплообменного блока установки составит: Q = Q₁ ∙ V ∙ ∆t = 0.000342 ∙ 18000 ∙ 40 = 246 кВт

   При использовании оборудования ModernTech достаточно рассчитать только производительность вентиляционного блока по воздуху, так как рекомендуемые к использованию в комплекте с ними теплообменные блоки уже имеют согласованные технические характеристики.   

   Если Вы затрудняетесь в самостоятельном определении производительности вентиляторов или у Вас нет некоторых исходных данных Вы можете получить консультацию специалиста предприятия, отправив заявку на электронный адрес: po.zmt@mail.ru или позвонив по телефонам: (473) 262 26 72, 8 903 856 73 67