热风循环隧道烘箱的三段结构和原理(锂电池涂布烘箱结构分析之二)

Posted 2023-06-02

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热风循环隧道烘箱的三段结构和原理(锂电池涂布烘箱结构分析之二)

锂电池涂布烘箱结构分析之二

2023-02-12 17:06·锂电知识

继续上期文章

锂电池涂布烘箱结构分析之一

本期对其它影响因素进行介绍

一，狭缝宽度

在开孔率为 19.6%，送风高度分别为 15mm 时，分析狭缝宽度分别为 2、3、4、5mm 时对风刀流场特性的影响。

狭缝间距不同时，速度分布趋势是一致的，但风刀出口的速度有较大变化。狭缝宽度越小，气流流经此处的速度也就越大，对应地，风刀出口截面中心线上的风速也就越大，这是由于风量固定的情况所导致的结果。

但是，随着狭缝宽度的逐渐增大，气流通过均流筛板后的速度衰减越小，气流在风刀内的流动更为充分。

狭缝宽度不同的风刀出口风速分布，如下所示：

当狭缝出口为 3、4、5mm 的宽度时，风刀出口的风速大小依次增大，风速分布的曲折度较为一致，但当狭缝出口为 2mm 的极窄间距时，沿Z 轴方向的风速分布折线突然出现较大的曲折，这表明了狭缝出口的宽度太小，对风速分布的均匀性有着较大的影响。

可看出，狭缝宽度越小，风刀出口的速度均方差越大，代表速度分布越不均匀，当狭缝出口宽度为 2mm 时，风刀出口虽然风速有一定提高，但速度的波动程度却十分剧烈，导致均方差值骤然增大，说明风刀的均流效果极差。

狭缝宽度不同时，风刀进出口的平均总压及压差值见如下：

可得，狭缝宽度越小，进出口压差越大，说明气流在风刀内的流动阻力较大。但当宽度由 3mm 减小至 2mm 时，进出口压差值得到大幅增加，阻力增加效应尤为明显。

综上可得，狭缝宽度小于 3mm 时，虽然风速有较大提高，但风刀的均流效果变差，同时阻力陡然增大，故此种结构一般不予选取。狭缝宽度为 5mm 时，出口的风速则相对较小。通过均方差值的大小可看出，狭缝宽度为 4mm 时，均方差值最小，代表风速分布最为均匀，此时风速均值大小也较为合适，因此狭缝宽度为 4mm 最为合适。

二、送风高度

在开孔率为 19.6%，狭缝间距为 3mm 时，时，分析送风高度分别为 10、15、20、25mm 时对风刀流场特性的影响

由上图可得，送风高度不同，气流在极片表面的速度不同。送风高度越大，气流在冲向极片的过程中，一部分气流会向风刀内侧流动，导致另一部分气流冲向极片表面时的风速已经衰减至较小值，冲击强度可能无法满足极片的干燥需要。

通过上可得，送风高度不同，风刀进出口压差无明显增大或减小趋势，这说明高度因素对风刀的阻力影响亦不大。

综上所述，送风高度参数主要影响气流冲击极片表面的强度，在此次数值模拟中，此参数对风刀的均流特性及阻力特性均无较大影响。

附烘烤机理

便于理解以上内容，极片干燥，可以使用热风冲击干燥模型。热风冲击射流干燥的原理是利用空气射流冲击湿物料表面，以去除湿物料表面水分。模型如下所示：

(1)自由喷射流区。射流的外边界存在剪切应力，将周围的介质及相应的动量、能量裹入到射流中。产生的影响主要有：非均匀径向速度剖面的发展，射流扩张率和总传质率的增加，以及在冲击到下板之前的射流温度的改变等。

(2)滞流区。流动在由轴向转向径向之前的区域一般称为滞流区，也称为驻点区。在此区域，流动速度迅速滞止为 0，并且急剧地由轴向转向径向，产生了很大的逆压力梯度，因此参数变化最为剧烈，从而使射流冲击表现出与简单的平行剪切流动完全不同的特征。

(3)壁面射流区：在滞止区压力梯度的驱动下，流体迅速向外流出，但已不再是简单的平行剪切流动，沿壁面流动的距离越远，其区域越大。

流体从喷嘴喷出时，其速度分布大体上是均匀的，但随着气流流程的增加，喷射流与边界层外流体进行能量交换，势流核心区很快消失。同时射流的宽度不断增加，速度分布剖面也由喷嘴出口时的均匀分布，逐渐变成呈高斯分布的钟形速度分布。当自由射流冲击到壁面之后，即转化成为滞留区流动和壁面射流。

极片干燥过程的传热传质示意图如图

干燥过程中，热风将热量传递给浆料表面，由浆料表面向内部逐渐传递，这个过程为传热过程。浆料获得热量以后，由于其表面溶剂蒸汽分压 Pj大于热风溶剂蒸汽分压 Pf，使得浆料中的溶剂快速蒸发，气化后的溶剂蒸汽通过浆料表面的边界层向热风主体中扩散。热风连续不断的将气化溶剂带走，从而达到干燥的目的。