Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
211
210
Тепло, которое необходимо отводить в процессе охлаждения шне. кового пластикатора, вычисляют по следующему уравнению:
Сохл =FKAT, (8.1Q)
где /—внутренняя поверхность цилиндра корпуса; К—коэффициент теплопередачи; 3, разность между температурой материала и средней температурой охлаждающей среды.
При этом предполагается, что охлаждается только цилиндр корпуса. Коэффициент теплопередачи системы складывается из коэффициента теплоотдачи охлаждающей воды к корпусу, коэффициента теплопроводности стенки корпуса и коэффициента теплоотдачи от перерабатываемого материала к стенке цилиндра. Последний можно определить только эмпирически, так что и коэффициент теплопередачи всей системы может быть определен только экспериментальным путем. Величина К зависит от вязкости перемешиваемого материала, егс смачиваемости, частоты вращения шнека, толщины пленочного елся материала, прилипающего к поверхности стенки корпуса и периода времени обновления этого слоя [152]. Поскольку три последних фактора зависят в основном от геометрических параметров шнека, достигаемое значение К даже в одинаковых технологических процес сах может быть различным в зависимости от конструкции рабочих органов пластикатора. В качестве примера можно указать, что значе ние К для шнекового пластикатора ZSK при водяном охлаждении материального цилиндра в зависимости от режима работы и свойств материала находится в пределах от 465 до 1160 ВтДм^К).
Поскольку градиент температур меняется по длине корпуса машины, уравнение (8.10) необходимо применять по участкам. Это справедливо также для расчета энергетического баланса охлаждаемого шнекового пластикатора согласно уравнению
Qc + Qrp=QM + Qoxn, (8Л1)
где Qc — количество тепла, поступающее с сырьем; Qlp — теплота внутреннего трения, выделяющаяся в результате сдвигового деформирования материала; QM — количество тепла, отводимого с выходящим материалом; Qoxn — количество тепла, отводимого при охлаждении.
Для охлаждаемого шнекового пластикатора, питаемого расплавленным материалом, уравнение (8.11) может быть записано в виде
Серовых - Твх) + FKAТ = CiFDn, (8.12)
•
где G — производительность шнекового пластикатора; ср — удельная теплоемкость перерабатываемого материала; ГвЫХ — температура материала на выходе из пластикатора; Гвх " температура в материале на входе в пластикатор; С — коэффициент пропорциональности; т — напряжение сдвига в материале; D — наружный диаметр шнека; п — частота вращения шнека.
Следовательно, если Qc и ?>м при известной удельной теплоемкости или энтальпии материала можно легко вычислить, то для определения Grp должен быть известен средний градиент скорости сдвига ?ср 11 кривая течения т =Ду). Для вычисления Qoxn по уравнению (8.12)
необходимо экспериментальным путем определить значение К. Если переписать уравнение (8.12) в дифференциальной форме, то, решая его, можно по температуре Г определить температуру материала ТВЫх, устанавливающуюся на выходе шнекового пластикатора, и, кроме toro, найти распределение температуры по длине пластицирующей щнек-машины.
Производительность шнековых пластикаторов. Производительность пластикатора совершенно по-разному зависит от рабочих условий и .ехнологии процесса. Пропускную способность можно определить по объемной производительности подачи (транспортировке), мощности привода и так называемой теплообменной способности машины.
Для определения объемной производительности по транспортировке (пропускной способности) можно применить уравнение
G = Q,Q6T№iY„acfce, (8.13)
где F — полезное сечение шнека; Я — шаг нарезки шнека; п — частота вращения шнека; tac— насыпная плотность.
. Уравнение (8.13) имеет тот недостаток, что к.п.д. транспортировки fc г. степень заполнения е в большинстве случаев неизвестны и могут быть определены только опытным путем. Для расчета пропускной способности шнековых пластикаторов, работающих в открытом режиме осевого всасывания, можно использовать известное из теории одношнековых экструдеров уравнение
G=Gnp-Go6p. (8.14)
Вынужденный (прямой) поток Gnp рассчитывают по уравнению
Gnp=aFnpnP, (8.15)
а обратный - по уравнению
G06p = Р^обРР(1/П ){dpldL). (8.16)
Дифференциал dp/dL в первом приближении можно считать линейным, поэтому
dp/dL = p/L, (8.17)
уравнениях (8.15)—(8.17) п — частота вращения шнека; Р — плотность расплава при «мпературе переработки; Т] — вязкость расплава при температуре переработки; р — давлена конце шнека; I — длина зоны нагкетання расплава; а, В, Fnp и Fo6p — геометрические константы машины, занисящие от глубины нарезкн н профиля шнека, которые нужно пределять для каждого отдельного шкекового пластикатора.
' Если подставить уравнения (8.15)— (8.17) в (8.14), то получим:
G = aFnppn-PFo6ppp/(nL). (8.18)
Уравнение (8.18) может быть применено для пластикаторов, работающих в открытом режиме, и двухшнековых машин. Вязкость для Иеньютоновских жидкостей следует определять из кривой течения t=/(V), что требует знания средних градиентов скоростей сдвига в Машине.
212
213
В большинстве случаев пропускная способность машины ограничу вается не производительностью по транспортированию, а установлен, ной мощностью привода. Если из опытов на лабораторных машинах известны необходимые удельные энергозатраты s (кВт.ч/кг), то макс^ мально возможная производительность может быть определена г.с
