摘要：针对传统除湿干燥机无法直接放置于注塑机上、占地面积大、皮带打滑以及能源利用率低等问题，设计一款小型转轮除湿干燥机。通过对蜂巢组件的结构进行创新，解决了皮带传动因蜂巢工艺问题造成的组装困难和更换繁琐等缺点，节约安装工时的同时释放多余的安装空间；其双层保温储料桶设计有效避免了更换原料时的烫伤风险，并保证了原料干燥的稳定性与质量。该设备能够实现回风温度的实时监测与对比，以及风机风量和干燥加热器功率的精准控制，从而提高能源利用率。实验结果显示，设备连续循环干燥3批原料后，原料的含水率远优于合格范围。在节能模式下，设备能耗比标准模式降低了23%;在模拟降低一半产量的情况下，设备能耗降低了33%;在保温状态下设备的能耗比标准状态降低了46%。

　　关键词：原料干燥；除湿干燥；小型节能转轮；风量调节；智能控制

　　0引言

　　在塑料加工行业，产品可能会出现收缩、银纹、气泡、裂纹、流动痕迹和透明度差等情况，出现这种现象的主要原因是原料在成型前没有进行干燥处理，对于注塑成型来说，除湿干燥是大部分塑料必不可少的工艺环节[1-2]。根据加工过程中对水分敏感程度的不同，用于注塑成型加工的工程塑料可分为吸湿性材料、非吸湿性材料和对水分敏感材料3种[3]。吸湿性材料和水分敏感材料能够从周围环境中吸收水分，原材料颗粒很容易吸收外界水分造成过度潮湿，且水分多分布在材料内部，容易在注塑成型过程中发生水降解，因此使用吸湿性材料和水分敏感材料时需在成型前对塑料原料进行除湿干燥处理，转轮除湿干燥机应用广泛[4],且能够持续提供低露点的空气所以能够对工程塑料进行干燥处理。

　　然而，目前市场上的除湿干燥机大多存在占地面积大、无法直接放置在注塑机上以及对能源利用率较低等问题。这些问题不仅限制了除湿干燥机的使用范围，也增加了生产成本和能源消耗。虽然部分除湿干燥机能够对停机后进行温度保护防止过度干燥[5],但是其控制部分对于加热器和风机是相互独立的没有相互关联，无法根据原料是否完全干燥来降低风机和电热频率，造成能源的浪费。为了解决这些问题，本文介绍了一种小型转轮除湿干燥机。该机器能够直接放置在注塑机上，大大节约了使用空间，为厂房空间有限的客户提供了便利。

　　同时，它通过实时监测与对比回风温度，实现了风机风量和干燥加热器功率的精准控制，从而提高了能源利用率。此外，该机器还具有防止原料过度干燥的功能，确保在生产时期发生故障但需避免停机或原料已经达到完全干燥后，适时的减少干燥温度，避免原料过度干燥损害原料且让机器更进一步节能。

　　1小型转轮除湿干燥机的工作原理

       系统工作原理如图1所示，蜂巢转轮由驱动装置缓慢带动，干燥空气通过干燥加热器加热到所需温度后进入储料桶对里面的原料进行干燥，干燥过后的湿热空气通过储料桶上方经过滤器和冷却器冷却后由干燥风机吹入蜂巢转轮除湿区进行除湿[6],干燥空气分两股，一股通过冷却区用于冷却蜂巢转轮，一股通过干燥加热器加热后用于干燥原料，如此反复实现干燥密闭循环。另一侧的空气经过过滤后，进入再生风机。经过再生加热器的加热，这部分空气被吹入蜂巢转轮的再生区，对转轮进行再生。再生过程中，转轮上吸附的湿气被热空气带走并排出至大气中，从而恢复了转轮的除湿能力。这一过程确保了转轮能够持续、高效地工作。

       2小型转轮除湿干燥机的结构

　　小型节能转轮除湿干燥机结构如图2所示，包括储料桶、控制箱、再生风机、蜂巢组件、再生过滤器、干燥风机、再生加热器、干燥加热器、冷却器、干燥过滤器、底座。其中蜂巢转轮划分为3个区域：干燥区、冷却区和再生区。特别值得注意的是，再生区占据了转轮的1/4,这一设计有助于优化再生效率，从而提高整个系统的除湿性能[7]。

　　2.1储料桶

　　储料桶设计容量为40 L,材质为不锈钢。热风进入储料桶后因为热传递的关系，热量会传递给储料桶表面。由于储料桶需要经常清理和更换原料，高温会导致操作人员烫伤。为了减低储料桶表面的温度和减缓桶内干燥时温度的流失速度，储料桶设计采用双层保温结构，如图3所示，储料桶中间由一层环氧玻璃丝层压板（简称保温棉）填充，该保温棉符合GB T19686-2005《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》标准规定要求。同时燃烧性能也符合GB8624-1997标准中4.1A级均质材料不燃性的要求，最外层为一块拉丝板，保证美观。

　　在环境温度25℃,相对湿度60%,干燥温度设定120℃,再生温度设定180℃的条件下。储料桶装满PC原料[8],系统运行3h后储料桶表面温度情况如图4所示，由红外线测温枪显示表面最高温度为43℃,符合GB/T8153—2000《机械安全可接触表面温度确定热表面温度限值的工效学数据》不烫伤的标准。同时为了测出桶内部和表面原料温度差异的情况，在桶内干燥风进风的位置A取5个点和桶内排风下面位置B取5个点放入测温线，两端面距离650 mm,桶直径为280 mm。结果如图5所示，干燥风从下吹风管处进入桶内部后，经过桶内原料并往上扩散。3 h后桶内的温度已经达到100℃以上，而桶外表面温度只有42℃,说明双层保温结构能够很好地保护操作人员避免烫伤。

　　2.2蜂巢组件

　　转轮除湿相较与其他除湿方式而言，其除湿性能良好，而干燥剂作为核心，其性能的好坏会直接影响到整个系统的性能[8]。通过不同类型除湿剂除湿能力对比，吸水性较高的工程原料通常温度需求较高，在处理温度侧温度较高的情况下，分子筛蜂巢的除湿性能是最好的[9],所以选取材料为分子筛的蜂巢转轮作为干燥剂，尺寸为φ128×200 L。