一、研究背景
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在我國已經(jīng)形成了以膠印、柔印以及凹印三大印刷方式為主的印刷業(yè)，這三種印刷方式各有所長，其中凹版印刷具有印品色差小、滿版實地印刷以及印金效果好，所得印品無接縫，承印材料適用范圍廣，適用于長版印刷等優(yōu)點；現(xiàn)在凹版印刷所采用的承印材料大部分為包裝所用塑料薄膜和塑料復(fù)合型材料，與傳統(tǒng)的包裝材料相比，其具有無毒無味、氣密性強(qiáng)、化學(xué)性能穩(wěn)定及不易破碎等優(yōu)點，而且塑料材料印刷后所得圖像清晰明快、色澤鮮艷，能夠反應(yīng)商品的高質(zhì)量、時代感等特點，使得塑料凹版印刷得到了廣泛應(yīng)用，并推動了凹版印刷設(shè)備的發(fā)展。現(xiàn)在機(jī)組式凹版印刷機(jī)印速已經(jīng)高達(dá)300m／min，此外，凹版的凹入深度，一般為25～35 u m，最深可達(dá)40 un，塑料凹印工藝要求在進(jìn)行SlJSiJ之前，油墨具有良好的流動性，以便迅速涂布于整個版面，在印刷之后，則要求油墨能夠迅速干燥結(jié)膜，附著在承印材料的表面，形成圖像，雖然塑料凹版印刷采用專用揮發(fā)性很強(qiáng)的油墨，但是在如此高的印刷速度和印版凹入深度，要求油墨在極短時間內(nèi)，迅速干燥結(jié)膜，僅僅依靠油墨本身的特性是很難實現(xiàn)的，因此必須借助于一定的干燥裝置，此干燥裝置作用就是使油墨在印刷之后的很短時間內(nèi)，迅速干燥、結(jié)膜附著在塑料薄膜等承印材料的表面酏，形成印刷圖象。為了適應(yīng)塑料凹印機(jī)高速連續(xù)印刷的特點和油墨能在塑料薄膜上迅速干燥的要求，所有的凹印機(jī)上已裝有各種形式的干燥機(jī)構(gòu)。尤其是現(xiàn)代凹印機(jī)具有寬幅、多色、高速的發(fā)展趨勢，使得對印品干燥的要求越來越高，同時對凹印機(jī)的干燥機(jī)構(gòu)的要求也越來越高。現(xiàn)在很多凹印機(jī)上采用干燥裝置對印品干燥時，所采用的干燥條件控制不準(zhǔn)確，印品干燥所需要的熱風(fēng)條件均勻性較差，這就會使印品干燥時可能出現(xiàn)干燥不完全，不徹底，干燥不均勻等問題，而影響印刷的后續(xù)工作，最終影響印品質(zhì)量，而出現(xiàn)廢品，就會給企業(yè)帶來很大的損失。因此如何準(zhǔn)確的控制干燥條件，提高印品干燥過程中熱風(fēng)條件的均勻性，是一個亟待解決的問題。
二、研究現(xiàn)狀
在對凹印機(jī)干燥過程的研究中，目前已有很多專家學(xué)者對此做了研究。王阿妮通過對印品熱風(fēng)干燥機(jī)理研究，建立了印品對流干燥參數(shù)與溶劑殘留量的數(shù)學(xué)模型；黃清明針對凹版干燥箱溫度非線性、時變性、滯后性等特點，設(shè)計研究了以自適應(yīng)模糊PID算法為基礎(chǔ)，可編程為核心的凹版印刷機(jī)干燥箱溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)；曹學(xué)文、林宗虎研究了空氣在輸氣管道的原理，并應(yīng)用質(zhì)量守恒原理和相平衡理論建立了輸氣管道空氣干燥機(jī)理；牛永生通過熱相似理論建立準(zhǔn)數(shù)方程，并運用準(zhǔn)數(shù)方程得到了換熱運算公式；楊雪峰根據(jù)流體流動速度對管道的影響，引入格子氣模型，并根據(jù)仿真得出了流體流動速度分布；黃樹新通過流體數(shù)值分析中動量方程進(jìn)行適當(dāng)變形和本構(gòu)方程離散格式的合理選擇，增強(qiáng)了對粘彈性流體數(shù)值模擬分析的穩(wěn)定性。
三、研究目的及意義
本課題通過對傳統(tǒng)干燥箱分析研究，得出熱風(fēng)在干燥箱中的流動狀態(tài)，以及熱風(fēng)在干燥箱中輸出參數(shù)與輸入?yún)?shù)之間的關(guān)系。并根據(jù)得到的流動狀態(tài)，對傳統(tǒng)干燥箱部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計、分析，以達(dá)到熱風(fēng)溫度、速度大小及均勻性得到改善的目的。本課題的意義是根據(jù)傳統(tǒng)干燥箱熱風(fēng)輸出參數(shù)與輸入?yún)?shù)的關(guān)系，更準(zhǔn)確的控制印品干燥條件；改進(jìn)干燥箱，使得印品干燥更充分，均勻性更好，提高印品質(zhì)量，最終提高生產(chǎn)效率。
四、研究內(nèi)容及思路
本課題研究干燥箱結(jié)構(gòu)及干燥機(jī)理，結(jié)合流體學(xué)及空氣動力學(xué)等理論，采用計算流體力學(xué)方法，結(jié)合相關(guān)理論建立數(shù)學(xué)模型對傳統(tǒng)干燥箱進(jìn)行分析研究，根據(jù)分析結(jié)果對傳統(tǒng)干燥箱進(jìn)行改進(jìn)，通過分析再對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得到滿足印刷需求的最優(yōu)干燥箱模型。主要內(nèi)容包括：
(1)對凹印油墨干燥方式、干燥機(jī)理以及印品干燥裝置進(jìn)行分析，得到影響印品干燥因素。
(2)對干燥箱中內(nèi)熱風(fēng)進(jìn)行流體力學(xué)分析，包括運動學(xué)、動力學(xué)及熱風(fēng)能量分析。
(3)實驗驗證計算流體力學(xué)方法可行性，并對傳統(tǒng)干燥箱熱風(fēng)溫度、速度大小及均勻性進(jìn)行分析。
(4)采用單風(fēng)道進(jìn)風(fēng)，對干燥箱進(jìn)風(fēng)管、導(dǎo)流管及導(dǎo)流管與內(nèi)腔接口改進(jìn)并進(jìn)行分析。
(5)采用雙風(fēng)道進(jìn)風(fēng)，對導(dǎo)流管截面積、進(jìn)風(fēng)口位置進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)行分析。本課題研究思路如圖1所示。http://m.gzsfwl.com
