Page 59 - 《橡塑技术与装备》2025年9期

综述与专论
SPECIAL AND COMPREHENSIVE REVIEW

Q 产生 =I 2 涡流 Rt （2） 匀性稍差。电磁感应加热的加热速度最快，适合高效
电磁感应产生用公式表示 ： 率生产。温度控制精确，加热均匀性好，硫化质量高。
公式中 ： Q 为产生的热量，I 为涡流电流，t 为通 2.1.5 在运行成本方面
电时间。 蒸汽加热的运行成本较高，主要来自燃料消耗和
被加热物体的热量 ： 设备维护，适合大规模生产，单位产品成本相对较低。
Q 吸收 =c.m.ΔT （3） 电阻加热的运行成本较高，主要来自电能消耗。适合
公式 中 ： Q 为吸 收的热 量，c 为热 容系数，m 物 中小规模生产，单位产品成本适中。电磁感应加热的
体质量，ΔT 加热前后的温差。 运行成本最低，能耗效率高。适合高效率生产，单位
产品成本最低。
2 轮胎硫化电加热技术分析 有研究显示，以 215/75R15 规格轮胎硫化工序为
2.1 电磁感应加热、电阻加热与蒸汽加热的 实验对象，对比采用饱和高温蒸汽和电磁感应对模具
对比 外温进行加热（见表 1），不仅电磁感应加热具有更快
在轮胎硫化工艺，采用蒸汽加热、电阻加热和电 的响应和加热速度，而且成本降低 44%，有较为显著
磁感应加热的成本和效率对比包括能耗、设备投资、 的节能效果。
维护费用和生产效率等方面。 表 1 电磁感应与蒸汽的外温加热对比（单胎）
2.1.1 在能耗方面 项目 电磁感应加热 . 蒸汽
外温耗能 耗电 ：2.2 kW h 耗蒸汽 ：11.5 kg
.
蒸汽加热的能耗最高，热效率通常在 50%~70% 能耗换算为标准煤 标准煤 ：0.27 kW h 标准煤 ：1.48 kg
节能效果 降低 18% —
之间，部分能量在输送过程中损失。电阻加热的能耗
单胎外温加热成本
较高，电能直接转化为热能，热效率约为 70%~80%， （以蒸汽单价 205 元 /t，
电价单价 0.6 元 /(kW.h)
由于热传导和对流损失，实际热效率可能略低。电磁 计算） 1.32 元 2.36 元
感应加热的能耗最低，热效率可达 90% 以上。热量直 成本降低 降低 44% —
接在模具内部产生，减少了能量损失。 综上所述，蒸汽加热适合大规模连续生产，初期
2.1.2 设备投资方面 投资高，运行成本高，但生产效率高。电阻加热适合
蒸汽加热需要锅炉、蒸汽管道和控制系统，初期 中小规模生产，初期投资低，运行成本高，生产效率
投资较高 ；设备复杂，占地面积大。电阻加热设备相 适中。电磁感应加热适合高效率生产，初期投资高，
对简单，电热元件和控制系统成本适中，初期投资较 运行成本低，安全性高，生产效率最高。另也有以导
低。电磁感应加热的感应线圈和控制系统成本较高， 热油作为传导介质进行加热的技术，但常用于非轮胎
初期投资较高 ；设备技术要求高，但占地面积较小。 橡胶制品的大型模具加热，在轮胎硫化工艺应用不多。
2.1.3 在维护费用方面 2.2 中心机构胶囊 / 机械鼓（内温）的加热
蒸汽加热的维护费用较高，锅炉和管道需要定期 模式对比
维护和检修 ；蒸汽泄漏和腐蚀问题增加了维护成本。 在轮胎硫化过程中，中心机构胶囊作为传递热量
电阻加热的维护费用较低，电热元件寿命较长，更换 和压力的核心部件，其加热方式直接影响硫化效率、
成本适中。控制系统简单，维护方便。电磁感应加热 轮胎质量及生产成本，主要对橡胶胶囊的蒸汽加热、
的维护费用较低，感应线圈寿命长，电磁感应加热线 氮气加热技术及金属机械鼓电磁感应加热技术进行对
圈使用温度低且达到 3 倍安全系数（电流），寿命远超 比分析。
电阻丝和电热管 ；对比电阻加热，由于加热线圈不与 蒸汽 ( 过热水 + 蒸汽 ) 加热是利用高压饱和蒸汽
模具直接接触，避免了漏电风险，使用安全性高 ；控 或过热水充入胶囊循环，释放热量传递至轮胎坯体。
制系统虽然较复杂，但所需维护频率低。 优点是蒸汽具有较高的比热容，加热速度较快，工艺
2.1.4 在生产效率方面 成熟适用于斜交胎和子午线胎硫化 ；缺点是高温蒸汽
蒸汽加热的加热速度较快，适合大规模连续生产。 加速胶囊老化，存积冷凝水导致温差较大，能耗较高。
加热温度均匀，硫化质量稳定。电阻加热的加热速度 适用于对精度要求不高的工况，如低成本轮胎批量制
适中，适合中小规模生产。温度控制精确，但加热均 造。另有蒸汽 + 氮气硫化技术，即结合高温蒸汽的热

年
2025 第 51 卷 ·15·