甩干与能耗
我们都很清楚纺织品在洗涤之后、烘干之前为什么要甩干。今天探讨的重点是如何通过甩干效率来节约能源。
其实,纺织品甩干的过程跟我们祖辈们用手拧干织物的做法道理是一样的。也就是简单地“挤压”纤维,迫使水分离开织物。今天,我们还在普遍使用这种挤压的方法,只不过产生压力的装置(压榨脱水机)安装在了洗衣龙的末端而已。
对单机而言,甩干是指湿织物在一个带有布满小孔的滚筒内进行高速旋转的过程:湿的织物由于离心力的作用被有力地甩在滚筒壁上,因而受到挤压、迫使织物中的水分甩出。
衡量脱水力的基本参量叫G要素(G因子或G力):它指的是由于旋转运动,滚筒内织物的重量增加的倍数,也就是说织物冲击滚筒壁的推力。
公式很简单:G=0.00112×滚筒半径(米)×每分钟转速平方
当然还有其他几个计算公式,但其结果都是一样的。
以某国际品牌100公斤洗脱机为例。该机直径1300mm,高脱转速750转/分钟,根据公式计算,则该机脱水力G=0.00112×0.65×750×750=409
洗脱机规格表上须列明洗脱机的滚筒直径、滚筒深度、高脱转速以表明洗脱机的性能。但不知为何,国内有些品牌(也包括个别所谓的大品牌)并没有将上述几个关键性能数值列明。这3个数值之所以重要,是因为滚筒直径和滚筒深度是计算洗脱机容量的重要参数。如果缺少这两个参数,光看说明书根本就无从机器的额定容量是否合格。
高脱转速(连同第二个数值直径)正是看洗脱机脱水力大小或者布草脱得干不干的重要参数。
最近这些年(特别是前几年)一些黑心厂家以小充大,把80公斤(有的甚至把70公斤)的洗脱机标上100公斤,把100公斤的标成120公斤。买的时候觉得机器便宜,实际用起来不知贵出多少倍——一方面这种黑心机器洗得少(一台一天少洗200公斤,10台一年少洗70多万公斤),另一方面这种黑心机器使用寿命都短,本来应该用十几年,它最多用四五年。这么看来,是便宜了还是贵了?贵得不是一星半点!
一般来说,影响甩干最终效果的主要因素包括:
★滚筒的旋转速度;
★滚筒的直径;
★含水织物的温度(温度越高,脱水后残留的水分越小);
★织物中水的表面张力(张力越小越好被甩去);
★脱水的时间;
★滚筒内织物的种类。
前两个因素,前文已经有所介绍。让我们再看看刚开始进行甩干时,第三个因素织物的温度对这个过程能够产生怎样的影响。很显然,此时的织物温度与最后一次进行清洗时的水温是一样的,我们上面已经提到过,这个温度越高,脱水后织物残留的湿度就越小。下表对这种差值进行了大概的估算,以15℃为基准、以残留湿度为倍增系数。
第四个因素,表面张力。这里所说的液体的“表面张力”是指液体表面分子的聚合力。你可以通过把一些液体倒在盘子里来观察什么是表面张力:如果液体趋向于形成滴状物,那说明它的表面张力比较大;相反,如果液体四散流开,就说明表面张力比较小。比如说,水的表面张力能达到73牛·米,而四氯乙烯的却只有32牛·米。你可以很容易地看出,液体表面张力越小,越容易被从织物上“分离”出去,这就是给带水的湿织物进行脱水比给带溶剂的湿织物进行脱液要困难得多的其中一个原因。
脱水的时间很容易理解,但是并不意味着时间越长就脱的越干,时间与脱水率呈曲线关系,在此不做过多说明。
如果要用水洗涤织物,知道滚筒内的织物在排干水后与甩干前重量的变化是很一件很有意思的事情:
棉=150%
毛=100%
涤/棉=100%
涤=70%
高脱水效率意味着省钱
那么现在让我们来看看“高效的”甩干过程能带来什么样的经济效益。首先,我们必须牢记一点:脱水过程是洗衣厂里最省钱的操作之一,但同时,对甩干后的织物进行干燥却要比别的操作更消耗能源。
我们都知道,要想让烘干机内的湿织物蒸发1公斤的水分大约需要2公斤的蒸汽(这是欧洲十年前的水平,国内目前蒸发1公斤水分大多需要消耗2.5-3.5公斤蒸汽——编者注)。100公斤干织物含水率55%意味着要比含水率50%多5公斤的水,而烘干这部分水就需要至少10公斤的蒸汽。
这就意味着如果洗涤1吨织物的话,就要多消耗100公斤的蒸汽(国内则要多耗汽2-300公斤左右)。
有的洗衣厂经常反映洗脱机老甩不干,转速也挺高,但就是找不到甩不干的原因。其实猫腻就在滚筒直径上——同样是100公斤的洗脱机,假如转速相同,直径大的就脱水力大,甩的就更干。把下面的例子与上面的例子比较一下你就能发现其中的差别在什么地方了:
某品牌100公斤洗脱机,直径1050mm,转速650转/分钟。根据公式计算,该机脱水力G=0.00112×0.525×650×650=248
看出来了吧?248的脱水力脱水后的含水率比409的脱水力脱水后的含水率能多出多少?你不妨参考下面的图表估算一下。
图表采集的数据主要来自于洗脱机。由于棉织物对洗涤条件的要求最高,所以在这个例子中,我们把它作为实验对象,并设定标准温度为15 ℃,脱水时间为5分钟。
图表的竖轴代表若干个滚筒的直径(从300mm到1800mm),而横轴则代表棉织物甩干5分钟后的残留湿度。
图表中的斜线代表滚筒不同的旋转速度,从400到800转/分钟。通过滚筒直径线与转速线相交点的那条垂直线所代表的数值就是棉织物的残留湿度值。
经过对比不难发现,同样是100公斤,前者甩干后的含水率比后者低将近10%。在烘干时,后者每机要多烘差不多10公斤的水分,或者要多耗汽30公斤。1台1机一天多耗300公斤(按单班10小时)。按1吨蒸汽260元,一年要多掏多少蒸汽费用?你自己算一算吧!
不同的洗脱机G要素的数值相差很大,可以从80左右(干洗机)到500左右(水洗机)。
洗脱机的脱水力可以高达500G,欧美设备厂家在给洗衣厂进行设备配置时,有时需要采用离心脱水机代替压榨脱水机,就是采用差不多500G的离心脱水机。也就是说,当洗脱机的脱水力达到500G左右时,其脱水后的布草含水率可以与压榨脱水机的效果相媲美。
(节选自《中外洗衣》杂志2006年6月刊)
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