Технологічні розрахунки, Розрахунок продуктивності екструдера - Проект цеху з виробництва
Розрахунок продуктивності екструдера
Ми використовуємо одношнековий екструдер зі змінною (зменшується) глибиною нарізки. Продуктивність цього екструдера визначається за формулою 3.1 [12]
Q-продуктивність екструдера, см3/хв
з- ефективна в'язкість розплаву полімеру в зазорі між гребенем шнека і внутрішньою стінкою, кПа · с
P-тиск в кінці шнека, Па
n – частота обертання шнека, хв-1
A - стала прямого потоку екструзії, яка може бути розрахована за формулою 3.2 [12]
л - число заходів нарізки шнека. Зазвичай л=1.
у - коефіцієнт геометричних параметрів шнека, що розраховується за формулою 3.3 [12]
a - коефіцієнт, 1/см2
b - коефіцієнт, 1/см4
h1- глибина спірального каналу в початковій зоні завантаження, см, яка визначається за емпіричною формулою 3.6 [12]
h2 - глибина спірального каналу на початку зони стиснення
t - крок нарізки, см
e - ширина гребеня, см
i - ступінь ущільнення
VЗАГР - обсяг спірального каналу на довжині одного кроку в завантажувальній зоні (під горловиною), см3
Vдоз - об'єм спірального каналу на довжині одного кроку в зоні дозування, см3
d1 - діаметр серцевини (валу) шнека у завантажувальної лійки
d2 - діаметр серцевини (валу) шнека у зоні пластикації
d3 - діаметр серцевини валу в зоні дозування
Підставивши в рівняння 3.9 рівняння 3.10ч3.14 та спростивши, ми отримаємо новий вираз для розрахунку ступеня ущільнення:
Звідси h3 - глибина спірального каналу в зоні дозування, див:
L0 – довжина шнека до зони стиснення
LH-довжина напірної частини шнека
B - стала зворотного потоку, см3, що становить зазвичай 5-10% від А1[12]
С - постійнапотоку витоку, залежить переважно від величини зазору буд.
Зазвичай д=0,1ч0,2 мм або д=(1•10-3ч3•10-3)D, максимально допустиму д можна визначити за рівнянням (3.22)
D – діаметр шнека, см
L – довжина шнека, см
У нашому випадку L/D=33/1
Тоді довжина напірної частини шнека за формулою 3.19
LH = (0,4 * 0,6) · 148,5 = 59,4 * 89,1см. Приймаємо LH = 60см
Довжину шнека до зони стиснення визначаємо за формулою 3.18
При екструзії ПЕВД рекомендують використовувати ступінь стиснення, що дорівнює 3[10]
Знайдемо глибину нарізки каналу h1 за формулою 3.7
h1=(0,12ч0,16)D==(0,12ч0,16)·4,5=0,54ч0,72см. Приймаємо h1 = 0,7см
Тепер знайдемо глибину спірального каналу у зоні дозування за формулою 3.16 [12]
А за формулою (1.17) розрахуємо глибину спірального каналу в зоні плавлення та пластикації
Знаючи глибину нарізки у всіх трьох зонах, за формулами 3.12, 3.13, 3.14 можемо дізнатися діаметри серцевини валу в них
За формулою 3.7 визначимо крок нарізки
t=(0,8 ч1,2) 4,5=3,6ч5,4 Приймаємо t=5см,
а за формулою (1.8) – ширину гребеня
e=(0,06-0,1)4,5=0,27ч0,45. Приймаємо e=0,30 см
Тепер ми можемо знайти коефіцієнти у за формулою (3.3), a за формулою (1.4) та b за формулою (3.5)
Знаючи ці коефіцієнти, ми можемо знайти постійні прямого та зворотного потоку см3
Тепер за формулою (1.22) ми можемо розрахувати максимально допустиму величину зазору
Знаючи величину зазору, ми можемо знайти величину потоку витоку С1 за формулою 3.21
Розрахуємо швидкість зсуву для зони дозування екструдера за формулою 3.22 [12]
D – діаметр шнека, м; D=0,045
hср – середня глибина нарізки, м; hср = (h1 + h3) / 2 = (0,007 +0,00153) / 2 = 0,00426
N - частота обертання шнека, с-1
t – крок нарізки, м.t=0,005
- швидкість зсуву з-1
Для екструдера ПП 45Ч33 можливі частоти обертання від 0,15 до 1,5 с-1. Проведемо розрахунок для 6 різних значень, виберемо наступні значення
За цими даними за допомогою емпіричної формули 3.23 ми можемо розрахувати в'язкість розплаву полімеру при наших режимах переробки
Переробка полімеру здійснюється при середній температурі 150°С (423K), R=8,314 м2 · кг/с2 · До · Моль
Значення коефіцієнтів m0, E, nдля різних швидкостей зсуву для ПЕВД можна знайти у таблиці 3.1 [7]