涂膜在干燥過程中會揮發(fā)大量的有機(jī)溶劑，當(dāng)烘干室內(nèi)的蒸氣含量超過允許濃度時(shí)，就有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)[1]。為保證這些揮發(fā)性有機(jī)物的聚集不超過爆炸極限，以及避免其向車間擴(kuò)散形成煙霧，烘干室通常設(shè)有自然或機(jī)械排風(fēng)裝置，不斷排出帶有溶劑蒸氣的空氣并補(bǔ)充新鮮空氣。機(jī)械排風(fēng)一般通過合適風(fēng)量的排風(fēng)機(jī)控制排氣量Q(單位為m3/h)在一定范圍內(nèi)，烘干爐排放的廢氣溫度較高，需選用耐高溫離心風(fēng)機(jī)，一方面增加了投資和維護(hù)成本，另一方面風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的噪音也比較大。自然排風(fēng)也比較常用，排氣量與排煙管的高度、直徑以及天氣狀況都有關(guān)系，不容易量化，只能通過風(fēng)閥適當(dāng)調(diào)節(jié)大小。排氣量對烘干爐的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，排氣量大會提高熱空氣的循環(huán)速率，促進(jìn)室內(nèi)溫度均勻，加速涂層干燥，但是過大又會增加功率消耗，浪費(fèi)能源。
為解決廢氣排放設(shè)計(jì)中存在的定量排放問題，本文在不增加投資的情況下，把孔板流量計(jì)測流量的原理應(yīng)用到烘干爐的廢氣排放設(shè)計(jì)中，并在某一項(xiàng)目中投入使用，取得了令人滿意的效果。
1孔板流量計(jì)測流量的原理
若孔板流量計(jì)前后存在一定壓差，對于一定的孔徑，流經(jīng)孔板流量計(jì)的流量隨著壓差增大而增大，當(dāng)壓差超過某一數(shù)值(稱為臨界壓差)時(shí)，流體通過孔板流量計(jì)縮孔處的流速達(dá)到音速，這時(shí)無論壓差如何增加，流量將維持在一定數(shù)值而不再增加。限流孔板流量計(jì)就是根據(jù)這一原理來限定流體的流量和降低壓力的。
流體流過孔板流量計(jì)時(shí)，流股收縮，過孔板流量計(jì)后，流股繼續(xù)收縮，然后擴(kuò)展，其最小截面處稱作“縮脈”。孔板流量計(jì)之前某流線平行的截面為1截面，因“縮脈”處流線也平行，故取“縮脈”處為2截面，設(shè)截面1、2處的修正壓強(qiáng)分別為pm,1和pm,2(單位均為Pa)，流經(jīng)孔板流量計(jì)處的流速為0u(單位為m/s)。當(dāng)排氣的溫度恒定，氣體密度恒定不變時(shí)，孔板流量計(jì)流量計(jì)的阻力hf≈0.4u02[2]。由于孔板流量計(jì)兩側(cè)的1、2點(diǎn)位于排氣管道的平直段，距離很近，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)hf≈pm,1-pm,1。又因排氣量Q=u0·A(其中A為開孔面積，單位為m2)，故通過測量固定孔徑的孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差便可計(jì)算排氣量。
2應(yīng)用實(shí)例
某項(xiàng)目中所有排氣管路匯集到1個(gè)主管路，并在主管路上設(shè)計(jì)有1臺大的排風(fēng)機(jī)，而烘干固化室的排氣管路不再設(shè)置排風(fēng)風(fēng)機(jī)，經(jīng)過理論計(jì)算，排氣量在1200m3/h左右比較經(jīng)濟(jì)合理。
2.1排氣管路主要結(jié)構(gòu)
排氣管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單，主要由風(fēng)管外包保溫巖棉和保溫包板組成。為實(shí)現(xiàn)定量排氣，在風(fēng)管平直段安裝了1個(gè)孔板流量計(jì)。該孔板流量計(jì)與風(fēng)管用法蘭連接，方便安裝，兩側(cè)適當(dāng)位置安裝上壓差感應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡單，如圖1所示。采用1.5mm厚的鍍鋅板做孔板流量計(jì)，在中心位置開一圓孔，其直徑需根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)來調(diào)整，因此事先準(zhǔn)備了數(shù)個(gè)盲法蘭，現(xiàn)場要開直徑不等的圓孔來摸索。
2.2測試步驟
(1)正常開啟循環(huán)風(fēng)機(jī)，滿足送風(fēng)風(fēng)速，安裝孔板流量計(jì)。
(2)在風(fēng)管上打孔，將風(fēng)速儀探入不同深度監(jiān)測風(fēng)速，讀數(shù)穩(wěn)定的位置被認(rèn)為是“縮脈”截面，即圖1中的截面2。
(3)手持壓差計(jì)測截面1、2兩位置間壓差hf，計(jì)算u0后再求得Q。可能出現(xiàn)3種情況：
第1種──1100m3/h<Q<1300m3/h，偏離設(shè)定的排氣量1200m3/h不多，可認(rèn)為開孔直徑合適，測試結(jié)束。
第2種──Q>1300m3/h，偏離很大，則換用新的盲板，開一個(gè)直徑更小的圓孔，重新測試。
第3種──Q<1100m3/h，偏離很大，需適當(dāng)擴(kuò)大開孔，重新測試。
2.3測試結(jié)果
表1列出了測試結(jié)果。從表1可見，孔徑為85mm時(shí)，排氣量為1195m3/h，與設(shè)計(jì)要求排氣量1200m3/h非常接近，相對誤差在允許范圍內(nèi)，說明孔板流量計(jì)開孔直徑85mm較合適。
2.4排氣量監(jiān)測方法
如排氣量始終保持在1200m3/h左右，孔板流量計(jì)前后的壓差應(yīng)穩(wěn)定在1372Pa附近。在孔徑一定的情況下，壓差的變化基本反映了排氣量的變化。2個(gè)壓差感應(yīng)器一個(gè)設(shè)定為壓差上限，另一個(gè)設(shè)定為下限，如果孔板流量計(jì)前后的壓差超出范圍，感應(yīng)器會發(fā)出報(bào)警信號，顯示排氣異常，需要檢修。
3結(jié)語
(1)在排氣管中應(yīng)用孔板流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了定量排氣，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，投資、運(yùn)行成本都很低，具有可行性。
(2)孔板流量計(jì)本身阻力較大，不適用于壓力較低的排氣管路。
(3)對于氣體來說，限流孔板流量計(jì)后壓力不能小于板前壓力的55%，否則管路會出現(xiàn)噎塞流。
(4)壓差感應(yīng)器的量程范圍必須依據(jù)測試結(jié)果選定，高溫氣體需要配置耐高溫、散熱快的導(dǎo)壓管。
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