Оборудование заводов по переработке пластмасс
Проектный расчет экструдера
Проектный расчет экструдера сопряжен с необходимостью выбора основных параметров, таких, как геометрические размеры червяка и режим работы машины.
Анализ конструктивных и технологических рекомендаций позволяет предложить метод предварительного определения основных геометрических параметров машины в зависимости от заданной производительности, вида экструдируемого изделия и перерабатываемого материала^В табл. 5.2 приведены значения
Средних градиентов скорости y—nDN/h, реализуемых при переработке различных термопластов на современных экструдерах. Там же содержатся рекомендации по относительной длине различных зон червяка и коэффициенту изменения объема винтового канала. Таблица составлена применительно к червякам с L/D=20—25.
|
(5.119) |
Чтобы распространить рекомендации, приведенные в табл. 5.2, составленной для червяков диаметром 63 мм, на машины с произвольным диаметром червяка, необходимо воспользоваться Условиями моделирования. Обычно принимают, что у геометрически подобных червяков средний градиент скорости в канале Должен быть одинаковым. Предлагаемый закон изменения глубины канала
H/h0 = (D0/D)i/2
|
Таблица 5,2. Конструктивные параметры червяков и значения средних градиентов скорости, рекомендуемые для переработки некоторых полимеров
|
|
Примечания. 1. Во всех случаях, за исключением переработки полистирола (ПС), материал загружался в виде гранул (в случае ПС — в виде порошка). 2. Число витков в зоне сжатия составляет 1 во всех случаях, кроме переработки иепластифици - рованного ПВХ (при этом оно достигает 5—6). 3. При переработке пластифицированного ПВХ в зоие дозирования применяется торпеда. |
Строго говоря, приложим только к термически нейтральным червякам (обогрев или охлаждение червяка отсутствуют). Тем не менее этот закон был использован при построении номограммы (рис. 5.35), по которой предварительно определяют диаметр червяка.
Следует оговориться, что эти рекомендации справедливы для однозаходных пластицирующих червяков с шагом, равным диаметру (t=D). При этом у червяков, предназначенных для переработки полиэтилена низкой и высокой плотности, полипропилена, полиамида 6,6 и ударопрочного полистирола, длина зоны дозирования составляет около половины общей длины червяка. Все червяки этого типа имеют ступень сжатия, т. е. длина участка с уменьшающейся глубиной канала составляет у них около одного витка.
У червяков, предназначенных для переработки полистирола, сухой смеси пластифицированного поливинилхлорида и отхоДов полиолефинов, возможна установка смесительного наконечника (торпеды), который повышает гомогенизирующую способность червяка и снижает флуктуации производительности экструдера.
Червяки, предназначенные для переработки пластифицированного и непластифицированного поливинилхлорида, обычно имеют удлиненную зону сжатия, составляющую до '/з длины червяка. Длина зоны питания по-прежнему должна составлять около половины общей длины червяка. Разумеется, эти конструктивные рекомендации не являются единственно возможными, но в большинстве случаев они обеспечивают достижение высокой производительности при высокой степени однородности расплава.
Если выразить все геометрические параметры червяка через его диаметр (t=D, е=0,1 D, h=zD), то при і— 1 производительность вынужденного потока qd можно приближенно оценить по формуле
Qd=0,3ezyDs (5.120)
Номограмма уравнения (5.120) для червяка предлагаемой (или близкой) геометрии (см. рис. 5.35) позволяет определить диаметр червяка в зависимости от требуемой производительности и рекомендуемого режима при переработке полиолефинов и полиамида 6,6.
Исходя из всего сказанного, предлагается следующая схема проектного расчета экструдера.
1. По табл. 5.2 выбирают величину рекомендуемого градиента скорости (в соответствии с перерабатываемым материалом и видом изделия);
2. Пользуясь номограммой (см. рис. 5.35), определяют диаметр червяка, соответствующий заданному значению параметра Q/y.
3. Вычисляют глубину канала на участке зоны дозирования по формуле
Ft = 1,82 (Q/Dv)1/2 (5.121)
4. Вычисляют глубину канала на участке зоны загрузки в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 5.2.
5. Определяют все остальные геометрические параметры червяка.
6. По выбранному градиенту скорости и глубине канала находят рабочую частоту вращения червяка по формуле
N = yh/(nD) (5.122)
Дальнейший расчет экструдера производится так, как указано в разд. 5.6.1. Разумеется, и в этом случае для полного расчета необходимо располагать исчерпывающими сведениями как о свойствах перерабатываемого материала, так и о технологическом регламенте.
