远红外烤炉设计
4.1 远红外烤炉简介
远红外线又称长波红外线 ,其波长范围从5.6微米至1000微米，它利用热物体源所发射出来的红外线照射到被加热物料上 ,并被吸收后转化成热能 ,以达到加热的目的。 远红外线的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量。在远红外线照射到被加热的物体时，一部分射线被反射回来，一部分被穿透过去。当发射的远红外线波长和被加热物体的吸收波长一致时，被加热的物体吕量吸收远红外线，这时，物体内部分子和原子发生“共振”产生强烈的振动、旋转，而振动和旋转使物体温度升高，达到了加热的目的。辐射传递的热量与温度成四次方正比，加热时不需要传热介质，具有一定的穿透能力。 4.2 远红外辐射元件及涂料的选择
(一)远红外辐射元件
埋入式陶瓷远红外辐射元件是我厂引进国外先进生产工艺及设备，自主研制开发成功的替代
碳化硅板的先进产品，具有辐射率高，整体性好，热稳定性好，发热均匀、绝缘强度高、清洁卫生、安装方便。
一、产品结构：导热体采用含硅95％以上，耐高温1800度的石英玻璃为主要原料，经化学反应形成二氧化硅，具有远红外性能，表面釉层由辐射性能较好的多种氧化物组成，经高温烧结后光滑、美观、耐磨、防腐等优点。发热体由Cr20Ni80电阻丝绕成螺旋式浇铸在导热体内烧制而成。
二、性能优点及技术参数：整体抗折强度为440Kg／cm2；整体加热至800℃，置入冷水反复数十次不开裂；绝缘电阻值大于100兆欧，辐射率0.9左右，辐射波长1-25微米以上。化学性能很稳定，在稀硫酸溶液中，加热体全浸24小时不会出现腐蚀性损坏。因其热效率、辐射率、安全系数、节能性均占有一定优势，所以在塑料、化工、轻工、电子、医药、食品等行业得到广泛使用。
（二） 远红外辐射涂料
能够辐射远红外线的材料很多，如各种金属氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等。根据被加热物的吸收特性及最佳匹配的要求，可选择单一物质或多种物质的混合物，作为辐射涂
料。
远红外辐射涂料的选择原则
（1）“最佳匹配” 原则
（2）涂料的辐射率要高
（3）无毒、热膨胀系数与基体相近
（4）导热性、冷热稳定性好
（5）原料价格低
目前在食品工业中应用较多的远红外涂料有：碳化硅涂料、氧化铁涂料、60SiC系高辐射涂料，4#分子筛红外辐射材料等[4]。
（一）炉体的机构
目前国内食品行业普遍采用的炉体结构有三种形式：砖砌炉体，金属架炉体和预制构架。
1．砖砌炉体
它是最早使用的炉体结构，本身既是保温层，又是机架．一般用红砖或耐火砖砌成，很少需要钢材。这种炉结构简单，
容易建造，加热稳定性好，适用于热强度大，长期运转的场合，但体积庞大、笨重，长久使用后易变形，通过炉墙的散热损失通常较大。目前它在饼干厂中
的应用已逐渐减少。
2.金属架炉体
金属架炉体由型钢构型、金属薄板和保温材料组成。型钢构成骨架，金属薄板安装在构架两侧，中间填充保温材料。因此避免了金属构架吸热，减少热量损失。这种结构的特点是炉体轻巧、灵活、热惯性小，而且可做成各种形式，以适应各种产品的烘烤要求。其缺点是成本高钢材用量大。
依据苏打饼干的一些特性，本设计采用金属炉体架，底部采用砖砌炉架。
（二）炉体尺寸的确定
1. 炉膛的断面形状和尺寸的确定
图4-1 炉膛断面示意图
拱形顶炉膛断面的中心高度由下式确定：
H拱=d+L1+L2+h
式中：
L1———上热元件至拱底的距离，一般取L1=30～70mm，取50mm； L2———下热元件至炉底的距离，一般取L2=30～70mm，取50mm；
d———拱顶高mm，一般取120～150mm，取130mm；
h———上下热元件间距离mm。
h的确定：辐射距离是指管状元件中心或板状元件的辐射涂层到钢带上表面之间的距离。根据照度定律可知，辐射能量的多少与距离的平方成反比，照度定律虽然只适合于点光源，但对于管状和板状元件来说，在制作较好的炉膛中，由于多次反射，共辐射能量与距离的关系约在1.25～1.5次方之间，如表4-1。
表4-1辐射距离与辐射强度的关系
辐射距离(m) | 0.18 | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
辐射强度（kcal/m2.h） | 1100 | 620 | 230 | 80 | 60 |
| | | | | |
上表数据表明，辐射强度随着距离的增加而衰减，辐射距离越近，辐射强度越大，加热效率越高。同时辐射强度分布得不均匀性也越显著。（管状元件尤为明显）距离越近因为加热不均匀而影响烘烤质量，并且当距离小到一定范围时，辐射强度的增加率也会显著减缓。辐射距离越大，辐射强度越小，同时导致炉膛尺寸增大，但是与此同时，辐射强度分布也趋于均匀。原则上，在保证辐射均匀性，不影响产品质量和不妨碍操作的前提下，辐射距离越近越好。对于隧道式食品烤炉，由于食品输送设备在炉道中移动，则不必考虑热量分布得不均匀性，几种食品的辐射距离见表4-2、
表保温炉4-2几种食品的辐射距离
kawd-445食品名称 | 饼干 | 饼干 | 月饼 | 蛋糕 |
上辐射距离d(mm) | 70～无热胆饮水机120 | 100～180 | 100～140 | 150～180 |
下辐射距离A(mm) | 50～70 | 50～70 | 50～70 | 50～70 |
| | | | |
则选择上辐射距离为d= 100mm，下辐射距离为A=60mm
则h=d+A加热元件粗=100+60+16=176mm
则H=130+50+50+176= 406mm
(2)炉膛宽度的确定
为了保证炉膛两侧饼干与中间部位饼干颜均匀一致，饼干应排放在热元件温度均匀部位，所以炉膛宽度B要比饼干排布的宽度大一些，一般超出100～150mm左右，本设计取 150mm。
B=S+(100～150)
式中:B———炉膛宽度，mm；S———食品排布宽度，mm。
S=1000-10=990mm
B= S+(100～150)=990+150 =1140mm
2. 炉体长度
消息队列实现
隧道炉的炉长主要与生产能力、焙烤时间及运行速度有关。对于同一种食品来说，生产能力越大，选择要求食品在炉内运动速度越快，炉体越大。
根据生产能力确定炉长：烤炉的总长度L总由入炉端L1加热区L和出炉端L2部分组成。
L=L1+L2+L
式中：L———带式炉加热区长度，m；
R———炉带纵向每米上的制品排数，排/m；
N———炉带横向宽度上制品的个数，块；
t———烘烤时间，min；
M———每公斤制品的块数，块/kg；
η———成品率，η=0.9左右；
G———带式炉生产能力，kg/h。
根据产品主食饼干确定烤炉长度：按苏打饼干基本配方（单位;kg）计算成品产量
根据前面的饼干配方，日处理面粉8吨，则油脂需1280kg，磷脂80kg，全脂奶粉160kg，鸡蛋320kg，食盐80kg，饴糖或葡萄糖浆80kg，小苏打40kg，鲜酵母80kg。苏打饼干加水量为40%～43%,本设计取40%。苏打面团的含水量严格控制在28%～32%。则加水量=(8000+1280+80+160+320+80+80+40+80)/0.60×40%=6746.7kg 原料总量为16866.7kg
设饼干为长方形，长6cm，宽4cm，厚0.3cm，块间距1cm，网带宽1 m。
t=5min
η=0.9
16866.7 kg /20 h =843.3kg/h
式中： ρ----饼干密度
=++++=0.7g/m3
其中表示面粉、糖、油，蛋，奶的混合密度。
一块饼干的质量=长×宽×厚×ρ=6×4×0.3×0.7=8.82g
=113.3≈114
取L1=L2=1.5m, 则La=L1+L+L2=1.5+31.79+1.5=34.8m
综上述计算可选择：烤炉长度可为34.8m
4.4 烤炉的辅助设计
烤炉的辅助设计包括辊筒、炉体的保温、排潮系统及传送装置等部分的设计。
（一）炉体的保温
1. 保温材料的选择
炉体保温效果的好坏与保温材料的性能有很大关系，炉体设计应尽量用容量较轻，导热系数较小的材料作保温层填充料，中低温隔热效果好的保温材料有石棉，硅藻土,矿棉渣，膨胀珍珠岩和耐火纤维等。
对保温材料的要求
（1）保温材料应具有良好的绝热性；
为了尽量降低烘烤炉的散热损久保证达到饼干烘烤工艺所要求的温度，同时使车间内具有良好的操作环境，这就要求保温材料具有良好的绝热性。为了提高烘烤炉运行的经济性和安全可靠性，通常要求炉墙外表面温度低于50℃，炉墙散热损失小于2％。保温材料的绝热性，即隔热能力，通常用导热系数来衡量。一般保温材料的导热系数值应小于0.12[kcal/(m·h·℃)]
（2）保温材料应具有一定的耐热性；
由于饼干烤炉的保温层长期处于加热温度的直接作用下，因此它必须具有一定的耐热性。要求保温材料在受热以后本身的组织结构不会被破坏，绝热性不会降低，同时在升温和降温过程中能经受住温度的急骤变化。在很多情况下，耐热性较好的保温材料绝热性能就较差，而绝热性能好的材料耐热性又较差，因此在这二者之间需要有一个适当的选择。根据使用温度不同，保温材料可分为高温(800℃以上)、中温(400一800℃)、低温(400℃以下)三种。饼干烤炉的加热温度一般不超过300℃，属于低温烘烤，对保温材料的耐热性要求不高。所以可在符合烘烤所需耐热性的前提下，尽量使保温材料具有较好的绝热性。
（3）保温材料因应具有一定的机械强度；
冷却塔平衡管
带式饼干烤炉的炉体不高，占地面积狭长，炉体本身的重量也较轻，故不要求保温材料有很高的机械强度。一般应使其抗压强度不小于3kg/cm2，这才能使保温材料在自重和外力的作用下不产生变形或破坏，才能更好地满足运输施工和使用的要求。对于一些成形的保温板和保温砖其抗弯强度应不小于1.5kg/cm2。对于一些用作填充料的保温材料如膨胀珍珠岩颗粒等，要求具有足够的弹性，其收缩性要小。
蜗轮滚刀（4）保温材料的容重要小；
保温材料的容重愈小，则保温材料的保温性能愈好。反之，保温材料的重愈大，其保温性能也愈差。因此应该采用容重小的保温材料，这样既可节约能源，又减小了烘烤炉的重量。
（5）保温材料的热容量要适当；
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议