摘 要 对压延机辊筒内的导热油加热和冷却方式、结构、系统进行了分析，并对压延机辊
筒内的导热油加热和冷却计算方法进行了研究。
关键词压延机辊筒 导热油 加热 冷却
前言
压延机是塑料、橡胶制品生产过程中的基本设备，压延机主要用于：纺织物的贴胶与擦胶、钢丝帘布的贴胶、塑胶料的压片及压型、帘布贴隔离胶片和多层胶片的贴合等。压延机的种类较多。一般可以按工艺用途和辊筒数量及辊筒排列形式进行分类：
(a)按工艺用途可分为贴胶压延机、擦胶压延机、压片压延机、压型压延机、贴合压延机和试验用压延机等。
(b)按辊筒数量可分为两辊压延机、三辊压延机、四辊压延机、五辊压延机及多辊压延机等。
(a)按辊筒排列形式可分为I型压延机、F型压延机、L型压延机、z型压延机、斜z型压延机、s型压延机、△型压延机及其它形式的压延机等。压延机的主要零部件为：辊筒、辊筒轴承、机架、传动系统、辊距调节与指示装置、辊筒挠度补偿装置、辊筒加热与冷却温度控制系统、润滑系统、电气控制系统及附属装置等。
1 辊筒的导热油加热与冷却温度控制系统
1．1 温度控制
各种压延机过程都需要在一定的温度下进行，辊筒温度的变化和不均匀性对压延制品质量有很大的影响，不同品种的塑胶料和不同的工艺方法对辊筒有不同的温度要求。大多数塑胶料的压延温度在160～180℃之间，个别特殊塑料温度在50～120℃以上，在压延过程中不仅要设法维持工艺上所需要的辊筒温度，而且应力求辊筒整个工作面温度均匀一致，并能进行准确控制。因此，压延机应设置一套反应灵敏、效果良好和操作方便的导热油加热与
冷却装置及其温度控制系统。
1 2 辊筒的导热油加热与冷却方式及其结构形式根据辊筒的结构导热油加热与冷却方式有以下两种：电热棒加热(冷却静态导热油)和燃煤、燃油、燃气加热(冷却循环导热油)。前一种主要用于中空结构的辊筒，后一种则主要用于钻孔结构的辊筒。
(1)电热棒加热与冷却结构
电热棒加热与冷却结构的优点是不用锅炉及其附属设备，结构简单、价格低廉；缺点是温度不均匀、调温不方便。这种结构主要有用于中空结构的辊筒，在辊筒空腔中充以导热油，并装入管状电热棒，通过电加热将辊筒内的静态导热油加热，使辊筒升温。同时，辊筒内腔还装有叶片式冷却器，需要时可通入冷态导热油使辊筒降温。
(2)导热油循环加热与冷却结构
目前新型压延机均采用钻孔辊筒，而钻孔辊筒通常采用导热油进行循环加热与冷却。导热油循环加热一般采用热油炉将导热油加热后，用热油循环泵将热态导热油通过管道、辊筒端部的旋转接头及中心管进入辊筒内腔，导热油再沿辊筒内的斜孔流入靠近辊面的孔中，将辊面加热，然后又通过斜孔及中心管和辊筒内腔之间经旋转接头排出辊筒，重新回到热油炉。根据所需的辊温，再将导热油加热。如此不断循环，把辊筒表面加热到工艺所需的
温度。
采用导热油循环加热与冷却装置有如下特点：
(a)提高温度时不必提高油压，热油温度为180～220~C时，热油压力仅为0．3～0．5MPa，由
于工作压力较低，可方便压延机和管路的制造、使用和维修。
(b)不必经常清洗压延机和管道，可免去水处理设备。
(c)加热与冷却反应灵敏，辊面温度比较均匀。
2 辊简的导热油加热与冷却计算分析
2．1 加热计算
压延机主要在下列情况下需要对辊筒进行加热：
(a)压延机工作开始前，将辊筒从室温预热到工艺所需的温度，该温度根据塑胶料与工艺要求而定，一般在160～180℃ 范围内，个别温度在70～ 120oC之间。
(b)在压延过程中塑胶料变形产生的热量小于压延过程中物料带走和散失的热量。辊筒的导热油加热时所需的热量可以按下列方法进行计算。
(1)压延机预热时辊筒所需的热量
压延机预热时辊筒达到工艺温度所需的总热量
Q，kJ／h
Q=n(Q +Q：+2Q )+Q (1)
式中n— — 辊筒数量
q —— 辊筒从室温预热到工艺温度所需热
量，kJ／h
Q =[G C( 一T1)]／t (2)
式中G — — 辊筒重量，kg
C—— 辊筒材质的比热容，kJ／(kg·K)
— — 辊筒预热需达到工艺温度，K
— — 辊筒始温，K
￡—— 设定升温时间，h
Q ——加热过程中辊面向周围散失的热量，
kJ／h
Q2=Q对流+Q辐射
= 3．6( K+ )A ( 筒一T空气) (3)
式中 — — 对流给热系数，W／(m ·K)
K=1．163 (T辊筒一 气)／D (4)
式中 筒— —辊筒表面温度，K
审 — — 辊筒周围空气温度，K
D——辊筒工作部分直径，m
OL ——辐射给热系数，W／(m ·K)
等 ㈣
式中A——辊筒工作表面散热面积，m
A=~rDL (6)
式中 ——辊筒工作表面长度，m
Q ——轴承体与轴瓦带走和散失的热量，
kJ／h
Q3=3．6 ㈩
辊筒～ 』轴承
式中A — — 轴瓦导热系数，w／(m ·K)
A：——轴承体导热系数，w／(m ·K)
— — 轴瓦与轴颈的接触长度，m
d — —轴瓦内径，m
— — 轴瓦外径，m
承——轴承体温度，K
q —— 压延机运转时间，轴承等处润滑油
带走的热量，kJ／h
Q4：g油( 回油一 进油)C1 (8)
式中g油—— 润滑油耗量，kg／h
回油——润滑油回油温度，K
油—— 润滑油进油温度，K
C — — 润滑油比热容，l(J／( ·K)
为了简化计算，忽略了压延机运行中轴在所产生的摩擦热量。
(2)压延机工作时辊筒所需的加热量在压延过程中，压延机所消耗的功率除少部分为传动系统摩擦损失外，大部分被转化为压延塑胶料所需的热能及其有关损耗与自然散失。若转化的
热能尚不足以补偿脱粒升温要求及各种散失时，则辊筒需加热；若能达成平衡，则可不用加热。如果辊筒转速较高，塑胶料剪切变形和摩擦生热过多时，则辊筒应冷却，以维护所需辊温。厚壁圆筒变形与应力的相容性分析压延过程中由所耗功率转化成的热量Q功，kJ／h
Q功=3600N~7 (9)式中 压延机实际消耗的功率，kW——传动系统的机械效率
在压延过程中消耗的热量Q耗，kJ／hQ耗=Q胶料+Q空气 (10)式中Q胶料——压延过程中所胶料所带走的热量，
k1／h
Q胶料=qC2( 一T1) (11)
式中g—— 压延机产量，kg／h
C：—— 胶料比热容，kl／(kg·K)
— — 压延后胶料温度，K
。— — 压延前(供料)胶料温度，K
Q宰与—— 辊筒表面及胶层向周围空气散失的
热量，kJ／h；
Q空气=n(Q对流+Q辐射)
=n[(0[k+0[ )A( 辊筒一 空气)] (12)
式中凡— —辊筒数量
0[ 见式(4)，0[ 见式(5)。
在压延过程中所需的总加热量Q kJ／h
Q 总=Q胶料+Q空气一Q功 (13)
上述计算中，尚需考虑压延工作过程中其它方
面的损失，如管路损失、机架的散热等，故在考虑
所需总加热量Q 时，应根据计算值增加10％ ～
20％ ，即：
Q 1．1Q 总～1．2Q 总 (14)
(3)导热油加热计算
若辊筒为中空结构，采用导热油加热时，根据
热量平衡的原则，预热时的导热油消耗量 热，
m ／h；
We热=n[Q／(C热△ 热)] (15)
式中凡— — 辊筒数量
Q—— 预热时加热每个辊筒所需的热量，
kJ／h
C执——预热时导热油的比热容，
kJ／(kg·K)
△卜预热时导热油的进口与出口温差，K
y热— — 预热时导热油的密度，kg／m
在压延过程中的热态导热油循环量 热，m ／h；
日热=Q ／(c热△ 热) (16)
式中 Q —— 压延过程中所需的总热量，kJ／h
C执—— 加热是热态导热油的比热容，
kJ／(kg·K)
△ 加热时热态导热油的进口与出口温
差，K
y热— —加热时热态导热油的密度，kg／m
(4)导热油冷却计算
当压延过程中所消耗的功能，包括塑胶料摩擦热量，转化成热能的热量大于塑胶料吸收带走的热量及各种热耗时，为保持工艺温度，防止塑胶料烧焦，辊筒必须通入冷态导热油将多余的热量导走。需要导走的热量Q导，kJ／h；
Q导=Q功一Q胶料一Q空气 (17)
则冷态导热油的循环量w冷却，m ／h
Wn却=Q导／(c冷△ 冷) (18)
式中C玲—— 冷态导热油的比热容，kJ／(kg·K)
△卜冷态导热油的进口与出口温差，K
y冷—— 冷态导热油的密度，kg／m
4 结束语
导热油的循环加热与冷却系统可分为单用式和共用式两种。单用式是一台压延机每个辊筒有一组独立的加热与冷却装置及循环系统；共用式是一台压延机数个辊筒合用一组加热与冷却装置及循环系统。共用式的优点是结构比较简单，管路不复杂，设备费用较少。但缺点是各个辊筒相互之间的加热与冷却有影响，不能单独控制，故只适用于各个辊筒工作温度相差不多的情况。压延机的辊筒工作表面温度的控制和调节，是根据压延工艺的要求由温度控制仪自动进行控制。首先在仪表上预先给定所需的温度值，然后通过设在辊筒出口处和进口处的测温电阻或热电隅，测出辊筒出口温度和进口温度，并将其讯号输入温度控制仪，与温度控制仪内的设定值进行比较，然后输出比较后的讯号，从而通过调节阀控制输入的热态导热油或是冷态导热油，并调节输入的导热油循环流量。此外，整个导热油循环加热与冷却装置的密封结构必须良好，且使用一段时间后需换新的导热油。
