一种新型密封冷却结构的设计及应用

杜润生 江海生 伍红平

通过对冷却系统的结构设计、抽排管道设计、保温设计、选型及热量换算，研发设计出一套新型冷却结构，保证换热量的同时提升整套设备的竞争性，满足更短设备降低产品温度的要求。

冷却腔体;抽排管道;保温;换热量

1引言

密封辊道窑设备专门用于锂电材料烧结，该类设备具有产能大、密封性好、性能稳定、机械化与自动化程度高等一系列优点，此类设备一般分为三带：预热带、烧成带、冷却带及排烟、燃烧、冷却、传动四大系统。本文重点讨论一种新型冷却系统的设计与应用。

一套完整设备由多种系统组成，从加热区到冷却区温度变化大，且冷却空间有限，单靠自然风冷不能有效降低烧结物料温度，此时就需要采用强迫风冷及抽排相结合的措施。强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高设备内的气体流动速度，达到散热目的。

2冷却腔体设计

冷却腔体是整个冷却系统的支撑及框架，其主要包括炉体底框、顶框、主被动端支撑、观察窗及连接法兰等。其作用主要为冷却系统散热及隔绝外界气体进入炉膛内部。

冷却腔体需保证与前部加热腔体保持同一基准高度和密封性，同时又是整个传动系统的支撑，需要有足够的强度，目前设计多为不锈钢结构，该新型冷却结构优化了内部构造，在腔体内部增加陶瓷纤维制品，有效防止腐蚀性气体对腔体内部的腐蚀，故新结构采用了优质碳素结构钢，保证强度的同时，可以有效提升冷却结构的成本优势。

3、抽排管道设计

三元材料物料粉尘粒径多处于2-10um范围内，具有极强的穿透性、腐蚀性和吸水性。故抽排管道需要使用SUS 304材质，保证管道安全性，同时对设备密封性又有高要求。

抽排管道需保证腔体内物料降温特性，达到设计需要，同时需与炉体及冷却段有效连接。

4保温设计

由于抽排气体具有高腐蚀性和高温的特点，需对腔体及管道进行有效保温处理，故在内腔及管道外围均有有效保温处理，减少管道散热对抽气的影响。

5、风机选型设计

风机是抽排系统的动力保障，因此冷却设计时，需要选用合适的风机系统，保证热量有效置换且无浪费。

风机选型需根据冷却段长度及换热量计算，最终型为：流量：6000m³/h，静压1800Pa，电机功率4P-5.5KW ，转速1700RPM，该款风机在保证风量的同时，可以有效降低冷却腔体的温度。

6、換热量计算及设计

热量计算主要考虑五个部分：匣钵及料散热、烟气散热、冷却自然散热、风冷棒散热、风箱散热。【4.5】

4.外围空气温度T3=30℃，料及匣钵最终需要降温至130℃，风冷棒外径D1=62mm，内径D2=50mm，取冷却段平均温度200℃，风棒内风速μ未知，风棒长度1.644m，平均出温风温未知

按整体考虑，风带走的热量为料及匣钵降温的部分热量，及Q碳化硅棒散=hA∆T+Q辐射 ，其中换热系数h为未知值，需经过理论计算及实际经验所得，关于h值得计算为下：

7、总结

本文主要基于密封结构的冷却结构设计及应用，重点解决密封辊道窑炉的冷却换热问题，实现性能及质量双重保证，突破传统风冷加水冷的方式，在缩短设备总长的同时，保证了冷却效果，对提升设备整体竞争性有重大的意义。

参考文献

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[2]邱成悌，等.电子设备结构设计原理[M].江苏：东南大学出版社，2001.12

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[4]王秉铨，等.工业炉设计手册[M].北京：机械工业出版社，1996.8

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作者简介：杜润生（1988-），男人，安徽合肥，毕业于合肥学院，学士，机械设计制造及其自动化专业。