传热与加热方式

三种传热方式

• **① 传导（conduction）**：
• —— 热量通过**直接接触**从高温物体传到低温物体
• —— 例：**烘筒烘干**（布贴在热烘筒表面，热量从筒壁传导到布）
• —— 例：**轧光辊**（热辊把热量传给布）
• —— 特点：
• —— **效率高**（直接接触）
• —— 但：
• —— 只有**接触面**受热 → **两面受热不均**（贴筒的一面先干）→ **泳移、阴阳面**
• —— 布被**压**在热表面上 → 可能影响**手感、光泽**（产生"极光"）
• **② 对流（convection）**：
• —— 热量通过**流动的流体**（气体或液体）传递
• —— 例：**热风拉幅定型机**（热风吹到布上）
• —— 例：**热风烘房**
• —— 例：**染液本身**（热水把热量传给布）
• —— 特点：
• —— **两面同时**受热 → **较均匀**
• —— 但：
• —— 效率**低于**传导（需要大量加热空气）
• —— **风速、风温、风向**要均匀（否则烘燥不匀）
• —— **布边效应**（热风从布边跑掉 → 布边干得快）
• **③ 辐射（radiation）**：
• —— 热量以**电磁波**形式传递，**不需要介质**
• —— 例：**红外线（IR）**、**微波**、**射频（RF）**
• —— 特点：
• —— **穿透性**（红外可以穿透一定深度；微波/射频穿透更深）
• —— **内外同时**受热 → **最均匀**
• —— **效率高**（直接加热物料，不用先加热空气）
• —— **响应快**（通电即热、断电即停）
• —— 分类：
• —— **近红外（NIR，波长 0.75～1.4 μm）**：穿透浅，表面加热快
• —— **中波红外（1.4～3 μm）**
• —— **远红外（> 3 μm）**：穿透较深，或与纤维吸收峰匹配
• —— **微波（2450 MHz）/ 射频（13.56 / 27.12 MHz）**：
• —— 直接加热**水分子**（介电加热）→ **内外同时干燥**
• —— 用于：**纱线烘干、筒子纱烘干、地毯背涂烘干**
• —— 优点：节能、均匀、速度快
• —— 但**设备贵**，且要注意**安全防护**（微波泄漏）

常见加热方式对比

• **① 蒸汽加热（最传统、最普遍）**：
• —— 方式：
• —— **直接蒸汽**：蒸汽**直接通入**水中/染液中（冷凝放热）
• —— 优点：**效率最高**（潜热直接利用）
• —— 缺点：**稀释**了溶液（蒸汽冷凝成水）→ 要注意液位和浓度
• —— **间接蒸汽**：通过**热交换器/盘管/夹套**加热
• —— 优点：**不稀释**溶液
• —— 缺点：效率略低（有传热损失）
• —— 蒸汽的优点：
• —— **潜热大**（2257 kJ/kg），加热快
• —— **温度容易控制**（控制压力即可控制温度）
• —— **分布方便**（管道输送）
• —— 蒸汽参数：
• —— **饱和蒸汽的温度与压力对应**：
• —— 0.2 MPa → 约 **120 ℃**
• —— 0.4 MPa → 约 **152 ℃**
• —— 0.6 MPa → 约 **165 ℃**
• —— 定型机一般需要 **0.5～0.7 MPa** 蒸汽（或用**导热油/天然气**）
• **② 烘筒（传导）**：
• —— 用于：**烘干（轧水后）、轧光、热熔**
• —— 优点：**效率高、速度快**
• —— 缺点：**两面不均、易产生极光**
• —— 改进：
• —— **大直径烘筒**（接触面积大）
• —— **多烘筒**（正反面交替接触 → 均匀）
• —— **特氟龙涂层**（防粘）
• **③ 热风（对流）**：
• —— 用于：**拉幅定型、热风烘房、焙烘**
• —— 关键：**风速、风温、风向的均匀性**
• —— 现代定型机：
• —— **上下喷风**（两面同时）
• —— **喷嘴设计**（保证横向均匀）
• —— **分段控温**（各段温度不同，符合工艺曲线）
• —— **变频风机**（按需调节）
• **④ 红外（辐射）**：
• —— 用于：**轧染的预烘**（最重要的应用！）
• —— 为什么预烘用红外：
• —— **穿透加热** → 布**内外同时**受热 → **水分迁移少** → **减轻泳移**
• —— 这直接解决了**边中色差、阴阳面**的问题
• —— **响应快**（开车/停车时反应迅速）
• —— **效率高**
• —— 现代**连续轧染线**几乎**标配红外预烘**
• **⑤ 微波/射频**：
• —— 用于：**纱线、筒子纱、厚制品、地毯**
• —— 优点：**内外同时**加热 → 均匀、快速、节能
• —— 缺点：
• —— **设备贵**
• —— **选择性加热**（水多的地方热得快 → 实际上有利于"自动找平"）
• —— **安全**要求高

传热与烘燥

• **烘燥的三个阶段**：
• ① **预热升温期**：
• —— 布和其中的水被加热
• —— 速率取决于**传热速率**
• ② **恒速干燥期**：
• —— 表面有**足够的水** → **蒸发速率恒定**
• —— 速率取决于**外部条件**（温度、风速、湿度）
• —— 这个阶段**去除的是"自由水"**（纤维间的、表面的水）
• —— **泳移主要发生在这个阶段**（要控制！）
• ③ **降速干燥期**：
• —— 表面水不够了 → 蒸发面向内移动
• —— 速率取决于**内部水分扩散**
• —— 这个阶段**慢**，且**去除的是"结合水"**（纤维内部的水）
• —— 所以：**过度烘干很耗能**（为了去掉最后一点水，要花很多时间和能量）
• **烘燥的关键参数**：
• —— **温度**：越高越快（但受**纤维耐热性**、**染料升华**限制）
• —— **风速**：
• —— 加快**带走水蒸气**
• —— 但**太大会造成不均匀**和**布面抖动**
• —— **湿度**：
• —— 排湿很重要（湿空气饱和了就烘不动了）
• —— 现代设备有**湿度控制/排湿系统**
• —— **时间**（或车速）
• **烘燥均匀性（最重要的质量指标）**：
• —— **横向（左中右）不均** → **边中色差、含水不匀**
• —— **纵向（头尾）不均** → **头尾色差**
• —— **正反不均** → **阴阳面**
• —— 保证均匀的措施：
• —— **红外预烘**（穿透加热）
• —— **热风上下均匀、横向均匀**
• —— **烘筒温度均匀**（检查冷凝水排放！）
• —— **控制烘燥速率**（不要太快）
• **"过烘"的问题**：
• —— **浪费能源**（去掉最后一点水最耗能）
• —— **纤维损伤**（高温长时间）
• —— **手感变差**（布发硬、发脆）
• —— **染料升华/热迁移**
• —— **回潮率过低**（静电、后续加工问题）
• —— 所以：**适度烘燥 + 回潮率在线控制**是现代趋势
• —— 目标：烘到**接近公定回潮率**，而不是"全干"

相关词条

• 定型（heat-setting）
• 热熔染色（thermosol-dyeing）
• 移染性与泳移（migration）
• 边中色差（term-side-center-difference）
• 能耗与节能（term-energy-consumption）