Теория и практика экструзии полимеров

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИСКОШНЕКОВОГО ЭКСТРУДЕРА НА ПОТРЕБЛЯЕМУЮ МОЩНОСТЬ I! ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

При проведении данных исследований аппаратурное оформЛ икс полностью соответствует схеме, представленной на рис. 4.Г

Измерение производительности экструдера выполнялось веои вым методом путем взвешивания экструдата, полученного в к;и дом опыте за одну минуту. Время отбора материала замсрял< двухстрелочным секундомером. Мощность, затрачиваемая в п| цсссе переработки по жмерного материала, определялась по и и стным значениям напряжения, исходя из показаний вольтметр (пределы измерений 0—220 В), и значениям силы тока /, исходя показаний амперметра (пределы измерений 0-30 Л), по следую щей формуле:

N)=UI. (4.2 И)

Следует отметить, что замеры производительности и мощности производились одновременно в каждом опыте. Порядок исследо­ваний был следующий:

— устанавливали определенные значения конструктивных пи раметров экструдера, которые не подвержены случайным измене* ниям и остаются постоянными в пределах одной серии опытов; ]

— устанавливали выбранный тепловой режим по температур ным зонам;

— включали основной двигатель, и после выхода экструдера и.» рабочий режим производили измерения.

Измерения выполняли в следующей последовательности:

— устанавливали минимальное число оборотов (обычно равно» 2 об/мин), при котором производили по два предварительных м мера производительности и параметров, характеризующих мощ ность (напряжение и силу тока), при этом фиксировали темпера туру выходящего экструдата Те при помощи хромель-копелевои термопары и потенциометра КСП-4 (кл. 0,5, пределы измерении

0- 400 В); по данным предварительных замеров оценивали сп бильность работы экструдера;

— увеличивали число оборотов до определенного значения и проводили замеры, аналогичные предыдущему пункту. Здесь, од­нако, следует заметить, что увеличение числа оборотов фиксиро­вал и не тахометром, а вольтметром, так как цифровой тахометр не
ищ почивает постоянства показаний, особенно при малых скоро - |«мч что связано с усреднением счета датчиком тахометра. Реаль­но июрой шаг соответствовал показанию вольтметра на 25 В;

осуществляли дальнейшее увеличение числа оборотов, фик - Нфугмое при помощи вольтметра, как и в предыдущем пункте, а нпь. панис тахометра являлось уже производной величиной. Тре - •и(1 шаг соответствовал отметке по вольтметру 50 В, а последующее иирасгание числа оборотов осуществлялось через каждые 50 В;

после достижения максимального числа оборотов, что обыч­аи «оогветствовало 200 В, снижали число оборотов с тем же шагом а выполнением тех же замеров, что и при прямом ходе;

вернувшись к исходному числу оборотов, опыты еще раз по - трили в той же последовательности.

1.1ким образом, каждый цикл исследований включал четыре

• рпп опытов на каждом шаге (за исключением максимального нмчспия), в каждой серии проводилось по два измерения.

>ксперименталы! ые исследования осуществлялись при различ­ных сочетаниях геометрических параметров элементов экструде - !*• Мри этом размеры элементов экструдера выбирались из слсду - ■•ииих значений (размеры даны в мм):

диаметр шнека D — 45, 63; при этом степень сжатия шнеков •к пшляла 2 при длине, соответственно, 71) и 5D;

диаметр диска Da— от 100 до 150 (через каждые 10 мм); ^личина первого дискового зазора 2 //j — от 1 до 12 (через м ». n. ie 2 мм);

величина второго дискового зазора 2/Л — от 1 до 12 (через

• I >.дые 2 мм);

диаметр выходного отверстия dn — от 5 до 15 (через каждые ) мм) при длине патрубка /,, = 45;

И табл. 4.1 приведены полные данные для одного из вариантов •торов производительности и мощности. Значения, полученные I ж одинаковых напряжений, сгруппированы в один шаг.

Как показали экспериментальные и теоретические результаты, одним из основных факторов, влияющих на производительность дискошнековых экструдеров, является угловая скорость рабочей» органа «Шнек—диск». Кроме того, на производительность опре деленное воздействие также оказывают и геометрические размеры дисковой зоны.

Из графиков, приведенных на рис. 4.16, видно, что производи тельность дискового экструдера возрастает с увеличением угловой скорости рабочего органа. При этом следует заметить, что перс распределение отношения первого дискового зазора ко второму 2Н2/2Н с сохранением суммарной величины этих зазоров при ми лых угловых скоростях незначительно сказывается на Q. С увели чением со влияние отношения дисковых зазоров на производи тельность возрастает, что выражается в уменьшении град ист к производительности при увеличении 2H-)J2H.

Данное поведение кривой производительности вызвано вон никновением вторичных потоков при течении расплава в первой зоне. Следует отметить, что вторичные потоки при движении по лимерной вязкоупругой жидкости от центра к периферии возни кают при RcJR^q > 150.

1.6

1.2

0,8

».4 ,

0 4 8 12 16 о), с 5.0 5.5 6.0 6.5 /?2-

Ги» 4.16. Зависимость производитель - Рис. 4.17. Зависимость мощности привода

шм in дискового экструдера от угловой от радиуса диска для ПЭНД при следую-

щцрости для ПЭНД при следующих на - ши параметрах:

рамстрах: 2//, = 0.0045 м; 2Н} - 0.0045 м: /?, -

К, 0.005 м;/?2=0.05 м. Л = 2/^ = 0.045 м; =0.005 м: D - 2Д, - 0,045 м;

2И./2//, (см. рис. 4.7): / - 0,0045/ / - ш - 3,8 С"1; 2 - ш - 3.8 С’1: 3 - ш =

м iml 2 — 0,0075/0,015; 3 - 0.0015/0.0075; = 12,7 с'1; •/-ш = 18,8 с'*;

-теория; эксперимент-------------------- теория;------ эксперимент

Приведенные на рис. 4.17 графики показывают, что мощность шскошнекового экструдера в значительной степени зависит от уг - ювой скорости и диаметра диска. При этом расхождения между корстическими и экспериментальными результатами при малых мювых скоростях и малых диаметрах диска можно объяснить пренебрежением в теоретической модели переходными зонами, а при больших скоростях и больших диаметрах диска — возникно­вением интенсивных диссипативных процессов, значительно из­меняющих свойства перерабатываемого материала.