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對(duì)松香樹脂捨卻包裝進(jìn)行機(jī)型與結(jié)構(gòu)的探索，并摸索了在170~280€脂液溫度時(shí)的主娶操作套數(shù)及其相互影響的規(guī)律.試臉證明，釆用帶式水噴淋冷卻方式，脂液溫度在260?270C,傳熱溫差為90?100C時(shí),總傳熱系敷K值達(dá)到200~300W/ms•K,能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)出IQXIOmm,片厚為1.5?2.0mm的脂片,與現(xiàn)有的世式冷卻方式相比，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了操作環(huán)境.填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)松香樹脂冷卻包裝設(shè)備的空白.

松香樹脂是油漆、油墨、橡膠、食品等工業(yè)的重要原料，我國(guó)松香樹脂年消耗量近萬噸.生產(chǎn)松香樹脂的最終溫度高達(dá)260-280C,高溫脂液經(jīng)過冷卻、粉碎，然后包裝出廠。目前我國(guó)多數(shù)廠家把高溫脂液放入敞口冷卻盤，盤底夾套內(nèi)通冷卻水進(jìn)行冷卻。這種冷卻方法占地面積很大,如年產(chǎn)3000t松香樹脂車間需要冷卻盤面積90m%冷卻盤冷卻效率低，時(shí)間長(zhǎng)（一般需要4?5h）,用水量大;高溫脂液傾入敞口冷卻盤時(shí)，車間充滿有害煙氣和高溫?zé)釟?，樹脂粉碎、包裝時(shí)又產(chǎn)生大量粉塵，因此勞動(dòng)環(huán)境惡劣，人工粉碎、稱量包裝,耗用勞動(dòng)力多，勞動(dòng)強(qiáng)度大.年產(chǎn)3000?6000t樹脂車間需要冷卻包裝工人36?如人（每班11?13人）。

美國(guó)、日本、葡萄牙的松香樹脂廠采用帶式冷卻包裝機(jī)⑴，日本還釆用轉(zhuǎn)鼓式冷卻包裝機(jī)生產(chǎn)②，省時(shí)省力效率高，勞動(dòng)條件好，產(chǎn)品為小片狀或規(guī)則的小塊狀,質(zhì)量好，適合用戶要求.

目前我國(guó)松香樹脂年生產(chǎn)能力已達(dá)1萬多噸，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)巳超飽和，形成了產(chǎn)品滯銷、工廠開工不足甚至完全停產(chǎn)的局面.因此出口外銷是松香樹脂產(chǎn)品的一條重要出路，我國(guó)是松香出口大國(guó)，増加松香深加工產(chǎn)品出口比例，有利于松香深加工工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)可以増加創(chuàng)匯收入。但國(guó)際市場(chǎng)上商品樹脂通常要求為一定規(guī)格的小片狀或小塊狀，釆用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的冷卻包裝方法只能生產(chǎn)無定形塊狀產(chǎn)品，規(guī)格不符合出口要求.鑒上述種種原因.我國(guó)樹脂工業(yè)迫切需要研制一種新的冷卻包裝設(shè)備，既能滿足出口要求，同時(shí)又能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品等級(jí)，降低消耗和生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件。

為了提供我國(guó)松香樹脂片狀冷卻成型的技術(shù)及裝備,使產(chǎn)品符合出口要求，增加創(chuàng)匯收入，促進(jìn)我國(guó)松香樹脂的生產(chǎn)，對(duì)其他樹脂（如菇烯樹脂、酚醪樹脂、石油樹脂等）的冷卻包裝也可以推廣使用，具有一定的通用性，從1989年下半年開始,先后進(jìn)行了機(jī)型方案探討及小型機(jī)的試驗(yàn)，并于1991年5月完成了試驗(yàn)工作。

1小試樣機(jī)方案

1-1小試樣機(jī)技術(shù)要求

以軟化點(diǎn)在100P以上的松香樹脂為原料制成一定厚度和一定規(guī)格的薄片狀產(chǎn)品，集冷卻和包裝于下體，便于一機(jī)兩用，釆用連續(xù)操作，盡量降低設(shè)備造價(jià)，以便上馬快和便于推廣。

1.2方案探索

1-2.1主要材料探索經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，熔融松香樹脂在光滑的金屬（碳鋼、不銹鋼）表面凝固后無粘附現(xiàn)象，剝落容易,薄層樹脂能快速冷卻，

1.2.2機(jī)型探索

1. 2.2.1輾筒式冷卻機(jī)型由兩個(gè)內(nèi)通冷卻水、表面光滑、直徑不同的輯筒組成（圖1）。樹脂在熔解鍋熔融后，用閥門調(diào)節(jié)流量，經(jīng)由分配器噴淋到大輾筒表面，在壓1S滾壓下,樹脂迅速冷卻并被壓平為薄片狀。冷卻后的樹脂薄片自動(dòng)脫落或由刮刀刮落在料盤上，自然粉碎成無定型薄片。薄片厚度在1?2mm之間，若脂液溫度控制得較低，厚度可以增加到3mm,該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小.缺點(diǎn)是有效傳熱面積小，冷卻時(shí)間短，不易操作，不適應(yīng)大量生產(chǎn)（見圖1）.

1.2.2、2帶式冷卻機(jī)型將熔融樹脂分配在轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼帶上冷卻?？朔藵L筒冷卻機(jī)的缺陷，使有效傳熱面積大大増加，冷卻時(shí)間也可隨意調(diào)節(jié)，較易制出各種規(guī)格的片狀材脂產(chǎn)品。缺點(diǎn)是占地面積較大，需要優(yōu)質(zhì)鋼帶，價(jià)格較高,機(jī)器調(diào)整比較復(fù)雜.

1. 2.2.3方案的確定通過以上兩種機(jī)型的探索，綜合分析,并著眼于在產(chǎn)量較大的工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用，決定采用帶式機(jī)型為小試樣機(jī)。

2帶式冷卻包裝小型樣機(jī)簡(jiǎn)介

2. 1結(jié)祠

樣機(jī)由供料、冷卻、傳送、壓片和稱量包裝五部分組成（見圖2）。

2.2工作原理

2. 2.1供料將樹脂在帶加熱調(diào)節(jié)裝置的熔解鍋（1）中熔解，待脂液升到指定的溫度后，由閥門（2）調(diào)節(jié)流量，由分配器（3）把脂液均勻分布在鋼帶表面。

2.2.2傳送主要由鋼帶（7）和主動(dòng)輪（9）、從動(dòng)輪（12）組成,變速電機(jī)經(jīng)減速器減速后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪帶動(dòng)鋼帯運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.3冷卻在鋼帶背面設(shè)置由若干噴咀（8）組成的噴淋裝置，冷卻水通過鋼帶的傳導(dǎo)迅速帶走熱樹脂的熱量。

2.2.4壓片在鋼帶上的高溫脂液’一方面在通過光機(jī)(4〉時(shí)被展平并被壓成一定厚度，另方面同時(shí)受到鋼帶和光輾從兩個(gè)側(cè)面強(qiáng)烈冷卻.樹脂在未完全凝固之前再經(jīng)過縱、橫齒根壓成一定規(guī)格的小塊，疑固并冷卻,其脂片由刮刀從鋼帶剝離，然后稱量包裝。

2.3性能

樣機(jī)的主、從動(dòng)輪之間的中心距為2.5m,鋼帶寬度330mm,帶速在2-6~2.7m/min之間無級(jí)調(diào)速，電機(jī)功率為L(zhǎng)lkW。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為50kg/h,脂片規(guī)格：10X10mm,厚度1?3mm。

熔解鍋一次可熔融松香樹脂80kg,熔解后的脂液溫度在170?28(TC之間能按要求自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析

3.1分配器試驗(yàn)與選型

樹脂在鋼帶表面分布狀況不僅影響冷卻效果，還影響產(chǎn)品質(zhì)量•所以分配器是冷卻包裝機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，作者設(shè)計(jì)了4種型式分配器，即多孔式、鮭隙式、溢流式及平板式，并逐一進(jìn)行了試驗(yàn)。

3.1.1.多孔式分配器在一根管子上每間隔一定距離開一個(gè)小孔，利用樹脂自身的壓力噴淋到鋼帶上，后經(jīng)光輻展平為薄片。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，脂液分布較均勾，效果較好.但易被樹脂中的雜質(zhì)或不堵物堵塞，有時(shí)也因脂液溫度低，凝固堵塞小孔。以后在生產(chǎn)中應(yīng)用時(shí)脂液需經(jīng)過過濾后才能進(jìn)入分配器。

3.1.2變隙式分配器在一根光軸上幵一槽面與平面配合，形成一狹長(zhǎng)的鮭隙,脂液通過鮭隙呈薄膜狀流出分布于鋼帶上.旋轉(zhuǎn)光軸，調(diào)整槽口與配合面的位置，可以調(diào)整熒隙的寬度，從而調(diào)整樹脂的流量。

特點(diǎn)；與多孔式分配器相比，脂液分布應(yīng)更均勻.但由于分配器的鮭隙過小，操作時(shí)更易堵塞。

3.1.3溢流式分配器原理近似鮭隙式分配器，將脂液流入分配器脂液槽內(nèi)，槽的一側(cè)是一個(gè)水平狀的“堰”，當(dāng)脂液在槽內(nèi)充滿后，脂液即溢流出“堰”，象“瀑布“一樣落在鋼帶上，此結(jié)構(gòu)克服了縫隙式分配器易堵的缺點(diǎn)•但在操作時(shí)，流量控制較難•溢流"堰”水平度要求較高。

&1.4平板分配器將脂液流經(jīng)較長(zhǎng)的傾斜平板以擴(kuò)大均勻分布流域，然后撤在鋼帶上。

結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,單獨(dú)使用時(shí)效果不夠理想.

上述4種分配器基本都能使用。從操作簡(jiǎn)單方便來看，試驗(yàn)中多釆用多孔式及溢流式•

3.2脂液溫度上對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量M、冷卻水量》、佳熱溫度差5及總傳熱系數(shù)K僮的厳響

進(jìn)入冷卻包裝機(jī)的脂液溫度.是冷卻過程的重要參數(shù),對(duì)冷卻機(jī)的性能影響極大。試驗(yàn)過程中，調(diào)整進(jìn)機(jī)的I，分別以170。到280C之間進(jìn)行測(cè)試，摸索各參數(shù)間相互影響情況及變化規(guī)律?，F(xiàn)將測(cè)試數(shù)據(jù)匯總于表1。由表1可以看出：

3.2.1脂液溫度I升高，樹脂產(chǎn)量M下降以t_a170r作為起點(diǎn)，脂片最終溫度為50C時(shí),”每增加10C,其總熱量Q在理論上增加約4%?8%,產(chǎn)量M應(yīng)相應(yīng)下降。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在相近冷卻條件下,％每升高10。，樹脂產(chǎn)量M下降的幅度一般為12%?16%左右。實(shí)際操作時(shí)，除了溫度〃作為影響因素外,高溫脂液鋪在鋼帶上，脂液層較薄，超過一定厚度,脂液便從鋼帶兩側(cè)濫流出來成為產(chǎn)量M下降的重要影響因素，見圖3。

3-2.2脂液溫度、升高，冷卻水用量£•加大原理與上面相同，即-升高，總熱量&增加，水量D必隨之加大，以帶走所增加的熱量.在相近的傳熱條件下，、每升高10P,理論上增加的水量D約為4%?8%（以170E為起點(diǎn)）.實(shí)際操作所增加的水量達(dá)11%?18%,大大超過理論值，見圖3。這主要是試驗(yàn)裝置操作不慎所致。在今后工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，為了減少冷卻水消耗量D,建議建立冷卻水循環(huán)系統(tǒng).

雙1 脂液溫度對(duì)產(chǎn)量、冷卻水量、傳熱溫度羞及總傳熱系數(shù)的影響

Table1Effectofresinliquidtemperatureonresinchipsyield,cooling
waterconsumption■>heattransfertemperaturedifferential
andtotalheattransfercoefficient

樹脂Rosinresin 冷卻水Coolingwater

3.2.3脂液溫度上升高，傳熱溫度差増大這種流動(dòng)形式，可以被認(rèn)為是冷卻面（鋼帶）的一側(cè)是迅速更新的膜狀流體（冷卻水），其溫度近似一個(gè)不變量，與氣溫接近.而另一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的薄層樹脂，可以看作脂流。樹脂狀態(tài)由流體迅速凝固，并逐慚被冷卻.從圖4可以看到,燦由高溫（17。?280C）逐漸被冷卻到45?5。。時(shí)，隨著w升高，以亦隨之増大。假設(shè)冷卻水溫度不變，如每升高1QP,&-増高的理論值約為&%,當(dāng)水溫隨氣溫在11?26C之間變化時(shí),實(shí)測(cè)的值在4%上下波動(dòng)。

3.2.4脂液溫度次升高，總傳熱系數(shù)K值降低從表1測(cè)試數(shù)據(jù)中可以看出，在近似冷卻條件下"?升高，樹脂產(chǎn)量M下降，導(dǎo)致単位時(shí)間內(nèi)傳遞熱量Q減少，在此同時(shí)，血.值増大,根據(jù)傳熱方程，必造成總傳熱系數(shù)K值大幅度下降，參見圖4.

從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，上每升高1QC,在相同冷卻條件下以z*170P為起點(diǎn)進(jìn)行推理，將増高約4%,Q值將增大4%?8%。假設(shè)在設(shè)備傳黑總量Q不變、傳熱面積A恒定的條件下，按傳熱方程計(jì)算,K值將隨之下降約4%。實(shí)際上，傳熱總量Q不會(huì)固定不變的，而傳熱面積A亦隨著脂液在鋼帶上覆蓋面積變化而變化，所以由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算的K值下降幅度在13%?2。%左右，比推算值大得多。

3.3脂片厚度5與脂液溫度上關(guān)系、對(duì)產(chǎn)量M、冷卻水量。、總傳熱系數(shù)K值的彩響

脂片厚度8是影響冷卻機(jī)性能的一個(gè)重要因素.試驗(yàn)時(shí),8從1mm逐漸加厚到2.8mm左右，試驗(yàn)順利。當(dāng)3超過3mm以后，脂液在鋼帶上難以成型，而且一次加料鋪裝極為困難.試驗(yàn)表明，地越高,脂片成型厚度3越薄，反之S就厚，見表2。

表2 脂液溫度對(duì)脂片厚度的影響

Table2Effectofresinliquidtemperatureonthethicknessofresinchips

脂片厚度&對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量M、冷卻水D及總傳熱系數(shù)K值的影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表3°

表3 脂片厚莊對(duì)產(chǎn)量、冷卻水童及總傳熱索數(shù)的影響

Table3EHectotthethicknessofresinchipson'theyieldofproducts_fcoofingwaterconsumptionandtotalheattransfercoefficient

分析表3數(shù)據(jù)可得出這樣一個(gè)變化規(guī)律"隨著脂片厚度S的增厚，樹脂產(chǎn)量M隨之增加，每噸產(chǎn)品耗用冷卻水量趨向減少，而總傳熱系數(shù)區(qū)值隨著增大。說明在鋪裝操作允許情況下，適當(dāng)增加脂片厚度.有利于提高傳熱效率及生產(chǎn)能力，并能降低冷卻水消耗量。

3.4鋼帶運(yùn)行速度V.與脂液溫度/.相互間的影響

鋼帶運(yùn)行速度V實(shí)質(zhì)是表明脂液在裝置內(nèi)冷卻的時(shí)間,從這一意義來說，在很大程度上決定著鋼帶（冷卻面）的長(zhǎng)度.

在保證脂液冷卻凝固成型，脂片最終溫度達(dá)到45?55C左右的前提下.脂液溫度［高，顯熱相對(duì)多.在近似的冷卻條件下,冷卻時(shí)間需要相應(yīng)加長(zhǎng).則操作控制鋼帶運(yùn)行速度V.便需相應(yīng)減慢。若如低，則可增速,這是符合傳熱機(jī)理的，從表4也可得到相同的結(jié)論。

表4 鋼帶運(yùn)行速度與脂液溫度的相互影響

Table4Relativeeffectbetweenthebeltspeedandtheresin

liquidtemperature

鋼帶運(yùn)行速度Speedofthebelt（m/min） 3.5 3.7 3.7 4.4 4-4 4.4

脂液溫度Resinliquidtemp. 270 260 259 230 204 170

3.5產(chǎn)品粉碎率的測(cè)定

在冷卻包裝過程中，產(chǎn)品脂片應(yīng)為有規(guī)則的定型薄片，盡量減少粉末量。作為商品脂片.不但要求外觀好看，減少損耗,而且要求有利于減少脂片在存貯過程的氧化量。所以在試驗(yàn)時(shí)要求粉塵率不超過5%,總粉碎率（包括粉塵和碎屑占產(chǎn)品總量的比率）不超過10%。作者對(duì)產(chǎn)品粉塵率及總粉碎率進(jìn)行了測(cè)定,在運(yùn)轉(zhuǎn)正常情況下,20kg脂片,粉塵量0.8kg,粉塵率4%,碎屑量1.1k_gt總粉碎率9.5%,分析結(jié)果表明，該裝置基本能夠達(dá)到所要求的指標(biāo)，集冷卻與包裝于一體的連續(xù)操作，可以減少產(chǎn)品的粉碎率。為了減少產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中再度出現(xiàn)粉碎，建議采用包裝箱（如紙箱）包裝，以免產(chǎn)生過多碰撞壓碎現(xiàn)象,適當(dāng)增加脂片厚度，還可以減少產(chǎn)品粉碎率。

3.6熱效率把

從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，熱效率是考瑋在一定溫差范圍內(nèi)實(shí)際可能傳遞熱量的狀況。經(jīng)測(cè)算本裝置的熱效率列于表5,

從表5可見本裝置熱效率V均在82%到91%之間，多為90%以下，平均熱效率?為88.39%.可見.在這樣的溫差下操作，本裝置傳熱面積較為適宜，處于比較經(jīng)濟(jì)的熱效率范囿內(nèi)。

4結(jié)論

4.1帶式冷卻包裝機(jī)，性能可靠，結(jié)構(gòu)合理，操作可行.集冷卻和包裝于一體;能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)出符合規(guī)格要求的脂片，可滿足出口樹脂產(chǎn)品的要求。并能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了操作環(huán)境,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)松香樹脂冷卻包裝設(shè)備的空白。

4.2采用水噴淋在轉(zhuǎn)動(dòng)的薄鋼帶上對(duì)另一側(cè)熱樹脂進(jìn)行冷卻的方式，傳熱效果好，熱效率高。提高了水的傳熱膜系數(shù)a（一般在120。?1400W/m2•K之間）及傳熱溫度差（一般在90?105C之間），使總傳熱系數(shù)K值增大，比用蛇管冷卻的K值増大1?2倍，有利于減少傳熱面積，提高生產(chǎn)能力。

4.3本試驗(yàn)探索了170?280'C脂液溫度的主要操作參數(shù)及其相互影響的規(guī)律，從松香樹脂生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),把完成反應(yīng)后的樹脂直接從反應(yīng)釜（或熱脂貯槽）送到本裝置加工,減少中間冷卻工序。推薦采用的主要操作參數(shù)為/

脂液溫度260?270C,成品脂片溫度45?55C,鋼帶運(yùn)行速度為3.5-4.0

產(chǎn)品規(guī)格J0X10mm方塊，片厚L5?2.0mm；平均傳熱溫度差&“為90?100富》總傳熱系數(shù)K值為200~300W/m^!-K.

4.4本裝置能耗不大，易于操作。裝機(jī)容量為1.IkW；耗水量為5~7t/t產(chǎn)品,若增設(shè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，只増加空冷機(jī)及循環(huán)水泵的電耗，總操作成本將會(huì)進(jìn)一步下降.

4.5本機(jī)與冷卻盤相比，設(shè)備造價(jià)較高，國(guó)產(chǎn)不鐫鋼薄鋼帶尚少，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量前提下，采用普通薄鋼帶，可以降低設(shè)備造價(jià)。在操作上，以手控為主，只對(duì)個(gè)別重要操作環(huán)節(jié)裝

設(shè)自控儀表。這樣，既保證設(shè)備性能可靠性,又能進(jìn)一步降低設(shè)備造價(jià)。

4.6產(chǎn)品做成藩片狀，易脆裂,為防止在裝運(yùn)過程中被撞碎，需要改變目前國(guó)內(nèi)編織袋包裝的方式，而改用包裝箱包裝，但將增加包裝成本。