[发明专利]用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法

权利要求书

1.一种用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法，其特征在于：所述胶片风冷节能控制方法包括以下步骤：

1)、输入风机的工作参数、胶片的传输速率m_橡、胶片冷却目标温度T_out和环境状态数据，所述风机的工作参数包括风机直径D和送风量V，所述环境状态数据包括环境温度T_a和相对湿度；

2)、根据所述输入的参数求解热量衡算方程和传热速率方程，即首先计算胶片的放热量Q，并根据风机射流的流动状态求解出胶片风冷的平均努塞尔准数Nu，得到相应的传热系数h；再计算胶片上水分汽化所带走的热量Q_w和空气对流流动所带走的热量Q_h；

根据热量平衡方程：

求解传热面积F：

其中，ΔT_m为传热温差，h为空气冷却的对流传热系数，H_胶片为胶片表面温度下空气的饱和湿度，H为空气的湿度，r_胶片为胶片表面温度下水的汽化潜热；

F＝4lbn，l、b分别为沿空气流动方向胶片的长度、射流主体短断面半径，b≈r₀，r₀为风机半径，n为完成胶片冷却所需的风机台数；

完成胶片冷却所需的风机台数n为：

n＝F/2lD(7)

其中D为风机直径；

3)、根据步骤2)的计算结果来控制风机的启停。

2.如权利要求1所述的用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法，其特征在于：在所述步骤2)中，计算胶片放热量Q的算式为：

Q＝c_橡·m_橡·(T_in-T_out)(1)

上式(1)中：c_橡为胶片的比热容，J/(kg·K)；m_橡为胶片传输的质量速率，kg/s；T_in为胶片进口温度，℃；T_out为胶片冷却目标温度，℃。

3.如权利要求2所述的用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法，其特征在于：在所述步骤2)中，风机射流的流动状态为湍流圆射流，计算胶片风冷冷却的传热系数h的过程包括：

设定壁温恒定、物性数据不变，形成湍流边界层平板传热的平均努塞尔准数由下式求得：

适用范围为5×10⁵<Re<10⁷，Pr＝0.6～2000；

在式(2)中，

其中，l是沿空气流动方向的胶片长度，h为空气冷却的对流传热系数，λ、ν、Pr分别为定性温度T_m下空气的热导率、运动粘度和普朗特数；定性温度T_m为边界层平均温度，T_m＝(T_a+T_胶片)/2；在胶片冷却机中胶片温度T_胶片：T_胶片＝(T_in+T_out)/2；

风速u为风机的出口速度，由风机直径D和送风量V计算得出：

通过式(2)求解出胶片风冷的平均努塞尔准数Nu_湍流之后，进而可得相应的传热系数h。