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、化學性能穩(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�，F(xiàn)在機組式凹版印刷機印速已經(jīng)高達300m／min，此外，凹版的凹入深度，一般為25～35 u m，最深可達40 un，塑料凹印工藝要求在進行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，所有的凹印機上已裝有各種形式的干燥機構(gòu)。尤其是現(xiàn)代凹印機具有寬幅、多色、高速的發(fā)展趨勢，使得對印品干燥的要求越來越高，同時對凹印機的干燥機構(gòu)的要求也越來越高�，F(xiàn)在很多凹印機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確，印品干燥所需要的熱風條件均勻性較差，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。因此如何準確的控制干燥條件，提高印品干燥過程中熱風條件的均勻性，是一個亟待解決的問題。
二、研究現(xiàn)狀
在對凹印機干燥過程的研究中，目前已有很多專家學者對此做了研究。王阿妮通過對印品熱風干燥機理研究，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干燥箱溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)；曹學文、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理；牛永生通過熱相似理論建立準數(shù)方程，并運用準數(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行適當變形和本構(gòu)方程離散格式的合理選擇，增強了對粘彈性流體數(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，得出熱風在干燥箱中的流動狀態(tài)，以及熱風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)進行改進設(shè)計、分析，以達到熱風溫度、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)干燥箱熱風輸出參數(shù)與輸入?yún)?shù)的關(guān)系，更準確的控制印品干燥條件；改進干燥箱，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)及干燥機理，結(jié)合流體學及空氣動力學等理論，采用計算流體力學方法，結(jié)合相關(guān)理論建立數(shù)學模型對傳統(tǒng)干燥箱進行分析研究，根據(jù)分析結(jié)果對傳統(tǒng)干燥箱進行改進，通過分析再對其進行優(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、干燥機理以及印品干燥裝置進行分析，得到影響印品干燥因素。
(2)對干燥箱中內(nèi)熱風進行流體力學分析，包括運動學、動力學及熱風能量分析。
(3)實驗驗證計算流體力學方法可行性，并對傳統(tǒng)干燥箱熱風溫度、速度大小及均勻性進行分析。
(4)采用單風道進風，對干燥箱進風管、導流管及導流管與內(nèi)腔接口改進并進行分析。
(5)采用雙風道進風，對導流管截面積、進風口位置進行改進，并進行分析。本課題研究思路如圖1所示。http://m.cp012.cn
