用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法

摘要

一种用于橡胶混炼过程的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Tout和环境状态数据；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Qw和空气对流流动所带走的热量Qh；根据热量平衡方程求解传热面积F；根据传热面积F计算完成胶片冷却所需的风机台数n；3)根据步骤2)的计算结果来控制风机的启停。本发明能够降低能耗、提高设备的使用寿命、改造成本低。

权利要求

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Tout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Ta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Qw和空气对流流动所带走的热量Qh；

根据热量平衡方程：

求解传热面积F：

其中，ΔTm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·(Tin-Tout)(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；

Tin为胶片进口温度， ℃；Tout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：

5 7

适用范围为5×10

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Tm下空气的热导率、运动粘度和普朗特数；定性温度Tm为边界层平均温度，Tm＝(Ta+T胶片)/2；在胶片冷却机中胶片温度T胶片：T胶片＝(Tin+Tout)/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。

4.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外掠平板层流，计算胶片风冷冷却的传热系数h的过程包括：在壁温恒定、物性数据不变时，形成层流边界层平板传热的平均努塞尔准数由下式求得：Nu层流＝0.664Re1/2Pr1/3(3)适用范围为Re<2×105；

在式(3)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Tm下空气的热导率、运动粘度和普朗特数；定性温度Tm为边界层平均温度，Tm＝(Ta+T胶片)/2；在胶片冷却机中胶片温度T胶片：T胶片＝(Tin+Tout)/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(3)求解出胶片风冷的平均努塞尔准数Nu层流之后，进而可得相应的传热系数h。

5.如权利要求3或4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，计算胶片上水分汽化所带走的热量Qw的算式为：Qw＝kH·F·(H胶片-H)·r胶片(4)其中，F为空气与胶片之间发生热、质传递的接触面积，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，对于空气-水系统，h/kH≈1.09kJ/(kg·K)；

根据湿空气的特性，

r胶片＝2500-2.35T胶片其中，r胶片的单位kJ/kg，T胶片单位为℃；

其中，ps(T胶片)、ps(Ta)分别为胶片温度T胶片和空气温度Ta下的饱和水蒸气压，p为大气压， 为空气的相对湿度；

水的饱和蒸汽压的经验式为：

式中压力ps的单位为Pa，温度T的单位为K，c8＝-5800.2206，c9＝1.3914993，-4 -7c10＝-0.04860239，c11＝0.41764768×10 ，c12＝0.14452093×10 ，c13＝6.5459673。

6.如权利要求5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，计算空气对流流动所带走的热量Qh的过程为：由传热速率方程计算Qh：

Qh＝h·F·ΔTm (5)

其中，ΔTm为传热温差，h为胶片风冷冷却的传热系数；

在胶片冷却机中，空气与胶片错流流动，其平均温差ΔTm可通过下式得出：其中，Tin为胶片进口温度、Tout为胶片冷却目标温度、Ta为环境温度。

说明书

用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及橡胶加工过程的胶片风冷方法，尤其是一种用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法。

背景技术

[0002] 橡胶工业在国民经济中占重要的地位。 人们的生活处处离不开橡胶制品，小到我们常用的橡皮、运动鞋，大到巨型轮胎等等，均由橡胶制成。

[0003] 橡胶混炼是指将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的过程，是橡胶加工工艺中最基本和最重要的工艺过程之一。 生胶(如天然橡胶等)和各种添加剂首先在密炼机中经过混炼。 混炼主要在密炼机中进行，混炼胶排出后经过冷却，然后经过挤出、压延、成型等工序，进而制成各种橡胶制品。

[0004] 密炼机混炼通常采用一段混炼和分段混炼两种方法：

[0005] 一段混炼是从加料于密炼室中开始到混炼完毕一次完成混炼，然后排料至压片机下片冷却，停放备用。 采用这种混炼方法，胶料在混炼过程中间不需排料下片、冷却停放。

[0006] 分段混炼分为母炼和最终混炼两步。 在两次混炼之间，胶料必须经过压片冷却和停放，然后才能重新进行混炼。 这种方法是先在密炼机上进行除硫磺以外的母胶混炼，下片冷却并停放一定时间后，再重新投入密炼机并加入硫磺混炼。 第一次混炼方法与一段混炼法一样，唯时间稍短。

[0007] 无论采用上述哪种混炼方法，胶片冷却都是必不可少的。 目前普遍采用的胶片冷气机可对胶片进行输送、涂隔离剂、风冷、干燥、裁断及折叠等连续生产作业，都是采用风冷的冷却方式。 由于风冷冷却传热系数较低，为确保冷却效果，现有设备往往采用较长的冷却线，风机台数偏多并全年运转，胶片冷却过程消耗大量电能。 因此设计新型、节能的胶片风冷控制方法对橡胶生产的节能具有重要意义。

[0008] 针对胶片冷却过程的节能，国内外近年来相关的技术解决思路主要采用变频器调速，但变频器价格昂贵，分解出的高次谐波对电网有一定的污染，因此交流变频技术在橡胶制造业中的应用比较少。 目前国内尚未有针对橡胶混炼过程胶片风冷节能控制方法方面的成果。

发明内容

[0009] 为了克服已有现有橡胶加工过程的胶片风冷方法的能耗大、使用寿命短、改造成本高的不足，本发明提供一种能够降低能耗、提高设备的使用寿命、改造成本低的用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法。

[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0011] 一种用于橡胶混炼过程的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Tout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 ，所述环境状态数据包括环境温度Ta和相对湿度[0012] 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Qw和空气对流流动所带走的热量Qh；

[0013] 根据热量平衡方程：

[0014]

[0015] 求解传热面积F：

[0016]

[0017] 其中，ΔTm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；

[0018] 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；

[0019] 完成胶片冷却所需的风机台数n为：

[0020] n＝F/2lD (7)

[0021] 其中D为风机直径；

[0022] 3)、根据步骤2)的计算结果来控制风机的启停。

[0023] 作为优选的一种方案：在所述步骤2)中，计算胶片放热量Q的算式为：

[0024] Q＝c橡·m橡·(Tin-Tout)(1)

[0025] 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；Tin为胶片进口温度， ℃；Tout为胶片冷却目标温度， ℃。

[0026] 进一步，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：

[0027] 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：

[0028]

[0029] 适用范围为5×105

[0030] 在式(2)中，

[0031]

[0032] 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Tm下空气的热导率、运动粘度和普朗特数；定性温度Tm为边界层平均温度，Tm＝(Ta+T胶片)/2；在胶片冷却机中胶片温度T胶片：T胶片＝(Tin+Tout)/2；

[0033] 风速u为风机的出口速度，由风机直径D和送风量 计算得出：

[0034]

[0035] 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。

[0036] 或者是：在所述步骤2)中，风机射流的流动状态为外掠平板层流，计算胶片风冷冷却的传热系数h的过程包括：

[0037] 在壁温恒定、物性数据不变时，形成层流边界层平板传热的平均努塞尔准数由下式求得：

[0038] Nu层流＝0.664Re1/2Pr1/3 (3)

[0039] 适用范围为Re<2×105；

[0040] 在式(3)中，

[0041]

[0042] 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Tm下空气的热导率、运动粘度和普朗特数；定性温度Tm为边界层平均温度，Tm＝(Ta+T胶片)/2；在胶片冷却机中胶片温度T胶片：T胶片＝(Tin+Tout)/2；

[0043] 风速u为风机的出口速度，由风机直径D和送风量 计算得出：

[0044]

[0045] 通过式(3)求解出胶片风冷的平均努塞尔准数Nu层流之后，进而可得相应的传热系数h。

[0046] 作为优选的再一种方案：在所述步骤2)中，计算胶片上水分汽化所带走的热量Qw的算式为：

[0047] Qw＝kH·F·(H胶片-H)·r胶片 (4)

[0048] 其中，F为空气与胶片之间发生热、质传递的接触面积，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，对于空气-水系统，h/kH≈1.09kJ/(kg·K)；

[0049] 根据湿空气的特性，

[0050]

[0051]

[0052] r胶片＝2500-2.35T胶片其中，r胶片的单位kJ/kg，T胶片单位为℃；其中，ps(T胶片)、ps(Ta)分别为胶片温度T胶片和空气温度Ta下的饱和水蒸气压，p为大气压， 为空气的相对湿度；

[0053] 水的饱和蒸汽压的经验式为：

[0054]

[0055] 式中压力ps的单位为Pa，温度T的单位为K，c8＝-5800.2206，c9＝-4 -7
1.3914993，c10＝-0.04860239，c11＝0.41764768×10 ，c12＝-0.14452093×10 ，c13＝
6.5459673。

[0056] 作为优选的再另一种方案：在所述步骤2)中，计算空气对流流动所带走的热量Qh的过程为：

[0057] 由传热速率方程

[0058] Qh＝h·F·ΔTm (5)

[0059] 其中，ΔTm为传热温差，h为胶片风冷冷却的传热系数；

[0060] 在胶片冷却机中，空气与胶片错流流动，其平均温差ΔTm可通过下式得出：

[0061]

[0062] 其中，Tin为胶片进口温度、Tout为胶片冷却目标温度、Ta为环境温度。

[0063] 本发明的技术构思为：不同条件下(不同风机工作参数、胶片传输速度、胶片冷却目标温度和环境状态下)达到胶片冷却所需的风机台数计算结果将作为风机电机控制器的输入信号，控制风机的启停，实现橡胶混炼过程胶片风冷的节能。

[0064] 通过对胶片冷却机风箱内空气流动情况进行CFD模拟可知，当风机射流进入静止流体中时，由于湍流的脉动，将卷吸周围静止流体进入射流，当外边界层与静止流体相接触时，在流动射流的带动下静止流体也将获得一定的速度；当射流遇到静止固体边壁时，气流滞止并形成回流。 这些都有利于胶片的冷却，因此保证了本发明计算结果的有效性。

[0065] 本发明的有益效果为：1、该方法可降低橡胶混炼过程的能耗，提高设备的使用寿命；2、该方法简单实用，可控性好，改造成本低；3、与常规交流变频技术相比，性价比高，便于推广应用。

附图说明

[0066] 图1是气体圆断面淹没射流示意图。

[0067] 图2是错流温差修正系数图(流体之间不混合)。

[0068] 图3是橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法图。

具体实施方式

[0069] 下面结合附图对本发明作进一步描述。

[0070] 参照图1～图3，一种用于橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法，包括以下步骤：

[0071] 1)、输入风机工作参数、胶片传输速率、胶片冷却目标温度、环境状态数据。

[0072] 输入的数据仅由风机直径D、送风量 、胶片传输速率m橡、胶片冷却目标温度Tout、环境温度Ta和相对湿度 六个数据组成，即本发明无需布置过程传感器采集过程变量就可以实现胶片冷却过程的节能控制。

[0073] 2)、求解热量衡算方程和传热速率方程，获得不同空气环境下(或不同季节)达到胶片冷却所需的风机台数。

[0074] 具体包括以下步骤：

[0075] ①计算胶片放热量Q

[0076] Q＝c橡·m橡·(Tin-Tout) (1)

[0077] 式中：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；Tin为胶片进口温度， ℃；Tout为胶片冷却目标温度， ℃。 对橡胶混炼过程而言，胶片传输质量速率m橡、胶片冷却目标温度Tout为可调参数，(1)式等号右边的各其他物理量均为固定值。

[0078] ②计算胶片风冷冷却的传热系数h

[0079] 首先需确定风机送风的流动状态。 以自由淹没湍流圆射流为例，射流进入无限大空间的静止流体中，由于湍流的脉动，卷吸周围静止流体进入射流，二者掺混向前运动。卷吸和掺混的结果，是射流的断面不断扩大，流速不断降低，流量则沿程增加。 由于射流边界处的流动是一种间隙性的复杂运动，所以射流边界实际上是交错组成的不规则面。 射流在形成稳定的流动形态后，整个射流可分为以下几个区域：由管嘴出口开始，向内、外扩展的掺混区域，称为射流边界层；它的外边界与静止流体相接触，内边界与射流的核心区相接触。 射流的中心部分，未受掺混的影响，仍保持为原出口速度的区域，称为射流核心区。 从管嘴出口到核心区末端断面之间的射流段，称为射流的起始段L0(见图1)。

[0080] 主体段的扩展角α是一定值，α＝12°15′，为了表示出口断面流速分布不均匀程度，引入出口断面动量修正系数β。

[0081]

[0082] 式中，v0为出口断面平均流速。 根据实验资料，流速分布均匀时，β＝1，；流速分布不均匀时， 起始段长度缩短了。

[0083] 由图1可知，射流主体短断面半径b＝(x0+L)tanα，得：

[0084]

[0085] 在本例中，可认为出口风速分布均匀，即

[0086] β＝1，x0＝0.6r0＝0.3d0＝0.3×0.56＝0.168m

[0087] L0＝12.4r0-x0＝12.4×0.56/2-0.168＝3304m

[0088] 因为胶片冷却机风箱的宽度一般小于风机射流起始段长度L0＝3.304m，所以，胶片冷却区位于气体射流的起始段，可以认为速度仍保持风机的出口速度，射流在没到达主体段时就先到达了风箱壁面，也可认为b≈r0。

[0089] 在壁温恒定、物性数据不变时，形成湍流边界层平板传热的平均努塞尔准数可由下式求得：

[0090]

[0091] 适用范围为5×105

[0092] 在壁温恒定、物性数据不变时，形成层流边界层平板传热的平均努塞尔准数可由下式求得：

[0093] Nu层流＝0.664Re1/2Pr1/3 (3)

[0094] 适用范围为Re<2×105。 当雷诺数Re介于2×105～5×105的过渡流状态时，也采用式(3)做保守计算。

[0095] 在式(2)、式(3)中，

[0096]

[0097] 式中，l是沿空气流动方向的平板(即胶片)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Tm下空气的热导率、运动粘度和普朗特数。 定性温度Tm为边界层平均温度，Tm＝(Ta+T胶片)/2。 在胶片冷却机中胶片温度T胶片随胶片的传输而不断下降，可取胶片进出口温度的平均值，T胶片＝(Tin+Tout)/2。

[0098] 根据前面的分析可知，风速u可近似取风机的出口速度，由风机直径D和送风量计算得出：

[0099]

[0100] 通过式(2)或式(3)求解出胶片风冷的平均努塞尔准数Nu之后，进而可得相应的传热系数h，计算过程的工作量较小。

[0101] ③计算胶片上水分汽化所带走的热量Qw

[0102] 胶片在进入风箱冷却之前浸涂了隔离剂，因此胶片冷却过程是一个热、质传递同时进行的过程。传热的机理有传导、对流和辐射；传质的机理有扩散和对流。当温度不太高、流速足够大(大于5m/s)时，热辐射的影响可以忽略，热、质传递均以对流为主，对流换热系数h与传质系数kH之比与流速无关，只取决于物系性质与气相的状态。对于空气-水系统，h/kH≈1.09kJ/(kg·K)。

[0103] 这样由于胶片干燥所带走的热量Qw可通过下式计算：

[0104] Qw＝kH·F·(H胶片-H)·r胶片 (4)

[0105] 其中，F为空气与胶片之间发生热、质传递的接触面积，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。

[0106] 根据湿空气的特性，

[0107]

[0108]

[0109] r胶片＝2500-2.35T胶片(kJ/kg，T胶片单位为℃)

[0110] 其中，ps(T胶片)、ps(Ta)分别为胶片温度T胶片和空气温度Ta下的饱和水蒸气压，p为大气压， 为空气的相对湿度。

[0111] 水的饱和蒸汽压的经验式为：

[0112]

[0113] 式中压力ps的单位为Pa，温度T的单位为K，c8＝-5800.2206，c9＝-4 -7
1.3914993，c10＝-0.04860239，c11＝0.41764768×10 ，c12＝-0.14452093×10 ，c13＝
6.5459673。

[0114] ④计算空气对流流动所带走的热量Qh

[0115] 由传热速率方程

[0116] Qh＝h·F·ΔTm (5)

[0117] 其中ΔTm为传热温差，胶片风冷冷却的传热系数h已在第②步中获得。

[0118] 在胶片冷却机中，空气与胶片错流流动，其平均温差ΔTm可通过下式得出：

[0119] ΔTm＝φ·ΔTm，逆流

[0120] 其中φ为温差修正系数，ΔTm，逆流为逆流流动的平均温差，

[0121]

[0122] 通常温差修正系数φ可以表达为：

[0123] φ＝f(R，P)

[0124] 式中，R和P均为无因次量，其表达式为：

[0125]

[0126] 可通过错流的温差修正系数图(图2)查得φ。

[0127] 在胶片冷却机中，空气是冷介质，胶片为热介质，空气进出口温度近似相等，即tc，jn＝tc，out，因此

[0128]

[0129] 通过查阅图2，可得温差修正系数φ等于1。 因此，对于胶片冷却机的换热过程，其平均温差ΔTm为：

[0130]

[0131] ⑤计算所需的风机台数n

[0132] 根据热量平衡方程：

[0133]

[0134] 将式(4)和式(5)代入上式，求解传热面积F：

[0135]

[0136] 其中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(风机半径)，n为完成胶片冷却所需的风机台数。

[0137] 这样，完成胶片冷却所需的风机台数n为：

[0138] n＝F/2lD (7)

[0139] 其中D为风机直径。

[0140] 3)、利用不同空气环境下(或不同季节)达到胶片冷却所需的风机台数计算结果来控制风机的启停，实现橡胶混炼过程胶片风冷的节能。

[0141] 图3为橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法图。 不同条件下(不同风机工作参数、胶片传输速度、胶片冷却目标温度和环境状态下)达到胶片冷却所需的风机台数计算结果将作为风机电机控制器的输入信号，控制风机的启停，实现橡胶混炼过程胶片风冷的节能。

[0142] 通过对胶片冷却机风箱内空气流动情况进行CFD模拟可知，当风机射流进入静止流体中时，由于湍流的脉动，将卷吸周围静止流体进入射流，当外边界层与静止流体相接触时，在流动射流的带动下静止流体也将获得一定的速度；当射流遇到静止固体边壁时，气流滞止并形成回流。 这些都有利于胶片的冷却，因此保证了本发明计算结果的有效性。

[0143] 本实施例采用悬挂式胶片冷却机，具体的实施步骤包括：

[0144] (1)输入风机工作参数、胶片传输速率、胶片冷却目标温度和环境状态数据[0145] 风机直径D＝0.4m、送风量 、胶片传输速率为a＝30m/min、胶片冷却目标温度Tout＝55℃、环境温度Ta＝35℃、空气相对湿度

[0146] 将胶片传输速率转换为胶片传输的质量速率m橡， 混炼3
胶的密度ρ＝1150kg/m，胶片厚度δ＝10mm，胶片宽度l＝500mm。

[0147] (2)求解热量衡算方程和传热速率方程，获得不同空气环境下(或不同季节)达到胶片冷却所需的风机台数。

[0148] 混炼胶胶片的比热容在50～100℃范围内随温度线性变化，因此在计算胶片放热量时取胶片的平均比热容即可，c橡＝2.04kJ/kg-K。 胶片进口温度Tin＝80℃。 则胶片放热量Q为：

[0149] Q＝c橡·m橡·(Tin-Tout)

[0150] ＝2.04×2.875×(80-55)＝146.88kW

[0151] 一个大气压下，定性温度Tm＝(35+67.5)/2≈51℃下空气的热导率、运动粘度和-6 2普朗特数分别为λ＝0.0283W/m-K、ν＝17.95×10 m/s、Pr＝0.698。

[0152] 风速u可近似取风机的出口速度，由风机直径D和送风量 计算得出：

[0153]

[0154] 空气外掠胶片的雷诺数 所以

[0155] Nu层流＝0.664Re1/2Pr1/3

[0156] ＝0.664×(2.77×105)1/2×0.6981/3

[0157] ＝310.12

[0158] 相应的对流传热系数h为

[0159] h＝Nu·λ/l＝310.12×0.0283/0.5＝17.55W/m2-K

[0160] 胶片表面温度T胶片取胶片进出口温度的平均值，T胶片＝(80+55)/2＝67.5℃，对应的饱和水蒸气压为ps(67.5℃)＝28338.0254Pa，水的汽化潜热r胶片＝2500-2.35×67.5＝2341.375kJ/kg，此时空气的饱和湿度H胶片为

[0161]

[0162] 环境温度Ta＝35℃、相对湿度 时，对应的饱和水蒸气压为ps(35℃)＝5693.8419Pa，空气的湿度H为

[0163]

[0164] 对于胶片冷却机的对流换热过程，其平均温差ΔTm为：

[0165]

[0166]

[0167] 根据式(6)，求解传热面积F：

[0168]

[0169]

[0170]

[0171] 这样，完成胶片冷却所需的风机台数n为：

[0172]

[0173] 即在目前给定的条件下，需要43台风机才能实现所需的胶片冷却任务。

[0174] 上述计算是夏季炎热潮湿的环境状态下达到胶片冷却所需的风机台数计算结果。作为比较，可对冬季寒冷干燥的环境状态下进行类似的计算，取环境温度Ta＝7℃、空气相对湿度 风机和胶片的工作参数不变，实现胶片冷却所需的风机台数将减少为37台，如下表。 (3)利用不同空气环境下(或不同季节)达到胶片冷却所需的风机台数计算结果来控制风机的启停，实现橡胶混炼过程胶片风冷的节能。 表1为两种不同空气环境下胶片冷却的计算结果比较，(D＝0.4m， Tout＝55℃)

[0175]

[0176] 表1

[0177] 在本实施案例中计算了两种不同环境状态下(如表1)实现胶片冷却所需的风机台数分别为43台和37台，每台风机的额定功率为250W，则两种环境情况下风机耗能将相差1500W(＝6×250)。 图3为橡胶混炼过程的胶片风冷节能控制方法图。 将不同条件下(不同风机工作参数、胶片传输速度、胶片`冷却目标温度和环境状态下)达到胶片冷却所需的风机台数计算结果作为风机电机控制器的输入信号，控制风机的启停，从而实现了橡胶混炼过程胶片风冷的节能。

[0178] 上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。