Теория и практика экструзии полимеров

ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ ЧАСТИЦ РАСПЛАВА ПОЛИМЕРА В ДВУХШНЕКОВОМ ЭКСТРУДЕРЕ

Существенное влияние на процессы, протекающие вдвухшне- »оных экструдерах, оказывает время пребывания полимерных ма - гериалов в винтовых каналах. Определение времени пребывания по осевой составляющей скорости потока |1, 24, 37, 43] не соот - шчетвует действительности, так как в реальных машинах из-за на - шчия зазоров зацепления шнеков имеют место перетоки распла - п.| полимера из одной С-образной секции в другую.

Использованная во многих работах |1, 24, 311 методика отбора проб с последующим выделением из них индикатора отличается "«»папой трудоемкостью и не позволяет получать непрерывную шк])ормацию о распределении времен пребывания частиц поли­мера. Можно предполагать, что из-за многократного наложения
субъективных и объективных ошибок точность полученных при этом результатов значительно снижается.

В работах [36. 45, 55J авторы проводили исследование распря деления времен пребывания частиц жидкости в двухшнсковых эк­струдерах. Работа проводилась на экспериментальном двухшнеко­вом экструдере (рис. 3.53) с модельной жидкостью, причем рас­пределение времен пребывания определялось путем получения ни выходе из экструдера кривых отклика на импульсное изменение концентрации индикатора в загрузочной зоне. Основным элемен­том двухшнекового экструдера являлся прозрачный цилиндр /, выполненный из органического стекла с отверстием под шнеки диаметром 40,2 мм. Экструдер был снабжен комплектами одно! заходиых шнеков 4 без компрессии с межцентровым расстояни­ем А = 32 мм и длиной винтовой нарезки 300 мм. Винтовые кана­лы шнеков имели различную конфигурацию поперечного сече-! пия и различное отношение глубины канала /; к его ширине W (см. табл. 3.1). Универсальный привод 5экструдера позволял плав­но и в широких пределах изменять скорость и направление вращс-1 ния шнеков со встречного на одностороннее, а конструкция уста-1 новки давала возможность быстрой смены исследуемых шнеков. На выходе из экструдера были установлены образцовый манометр <? и пробковый кран 6, с помошыо которого менялось давление в головке, а следовательно, и производительность установки. При необходимости с помощью гибкого шланга 7 и штуцера ^для по! дачи жидкости в загрузочное окно 2 обеспечивалась циркуляция жидкости в системе.

Для непрерывной регистрации изменения концентрации мн-| дикатора в потоке модельной жидкости использовалась измери-

г----------------------- л

Рис. 3.53. Схема экспериментальной установки для исследования распределения вре­мен пребывания частиц жидкоеш в двухшнековом экструдере

* н. ндя схема, состоящая из уравновешенного моста, в одной

hi которого были установлены два фотосопрогивления Ф{ и

•/• I Фх рабочее, Ф2 — компенсирующее), освещаемые электри - •т I им источником света Лх, а в другой — два постоянных со - нршпиления R] и R2, определяющие чувствительность схемы.

• меткой поток от стабилизированного источника света Лх, иро - *<• 11 через прозрачный цилиндр и поток модельной жидкости с

и. шиами индикатора, ослаблялся пропорционально концент­рации индикатора и падал на фотосопротивление Ф. Вызывае - Ч1.1И ослаблением потока разбаланс моста фиксировался и запи­ши 1ся самопишущим потенциометром, чем и достигалось нс-

"I - рывное измерение концентрации. В диагональ моста было

и. иочоно балансировочное переменное сопротивление /?&, опре - т* ннощее чувствительность схемы. Во избежание помех отокру - *,мощей среды мост экранировался, за исключением фогосопро - Iми 1СПИЯ Фх и соответствующего источника света Лх, размещен - 1И.1Ч на головке экструдера.

1. |рировка устройства для измерения концентрации индикато - I* I (алюминиевой пудры) в модельной жидкости (глицерине) про - по шлась путем снятия показания прибора при достижении равно- мирного распределения в замкнутом объеме жидкости данного ко­мпоста индикатора, вводимого в экструдер с помощью шприца юре» отверстие 9, при многократной рециркуляции жидкости в | IU юме.

5 гл” 2 £ 1сг

о

Условные единицы прибора

Рис. 3.54. Тарировочный график устрой­ства для непрерывного контроля концам - рации ключевого компоненга

Представленный на рис. 3.54 тарировочный график иоказыва - I прямую пропорциональность разбаланса моста (показания прибора) и концентрации индикатора, не зависящую от объем­ной производительности экструдера. Однако следует отметить, •но в случае измерения кон - м< пфации, изменяющейся во времени в данной точке, дат­чики необходимо располагать в тчках, где достигается рав­номерное распределение кон­иин рации индикатора по се­чению канала (в данном слу­чае датчики устанавливались непосредственно на входе в миовку — в месте схода жид - юс ги со шнеков). В про­питом случае показания прибора будут занижены при п смерении возрастающих кон - п нтраций и завышены — при и 1мерснии убывающих. Экспе­рименты проводились на гли­церине вязкостью 5,2 - 10~1 и

Давление Р = 9.81 • 10° МПа

Возмущение

импульсной

формы

~t~P - 49.05• 10 3 Mila

Отклики

125 150 175

Время I, с

Рис. 3.55. Характерные времена пребывания перераба­тываемого материала в двухшнековом экструдере со встречным вращением шнеков (шнек. V.> 8 по табл.

З.1.); jV - 0,333 с-'

9,61 • 10 1 Па с при встречном и одностороннем вращении шне­ков, геометрия и размеры которых приведены в табл. 3.1. Рас­пределение времен пребывания исследовалось по отклику сис-, темы на импульсное возмущение на входе в экструдер. С этой целью в отверстие 9 экструдера в некоторый момент времени % (рис. 3.55) вводилось определенное количество индикатора в виде маточной смеси глицерина и алюминиевой пудры с кон­центрацией 0,01 г/мл. Время ввода индикатора не превышало

2— 3 с.

Кривые отклика на выходе из экструдера регистрировались описанным выше прибором. В экспериментах исследовалось вли­яние производительности, противодавления в головке, вязкости модельной жидкости, плотности зацепления, скорости и направ­ления вращения шнеков на распределение времен пребывания ча­стиц индикатора.

На рис. 3.56 представлены кривые распределения времен пре­бывания частиц индикатора в винтовых каналах двухшнекового экструдера, полученные на одном из исследованных режимов. Представленные кривые позволяют выделить несколько характер­ных времен, описывающих распределение времен пребывания ча­стиц индикатора, а именно: минимальное время /|, наиболее веро­ятное время /2, среднее время / и максимальное время пребыва­ния /3, определяемое полным удалением индикатора из экструдера (в пределах погрешности измерений). Минимальное время Г, не­обходимое для прохождения первыми частицами индикатора рас­стояния от загрузочной воронки до фотосонротивления Ф, опре­деленное экспериментально, с достаточной точностью совпадает с

0 10 20 30 40 50

10 20 30 40 50

Лишение n головке p • 10 , Mfla

о

[пиление в головке р •

в

Лавлснис в головке р • 10 . МПа

Давление в головке р • 10^, МПа

г

1м. I s(>. Зависимость характерных времен пребывания частиц ключевого комионсн - . к тух шнековом экструдере со немречным вращением шнеков (шнек >fe 8, табл. 3.1 при ратных значениях N (а - г)

и• шачением, рассчитанным как для аппаратов идеальною вы - Н-» пения по формуле:

*1 = Кг I @тах *

. I. объем находящейся в экструдере жидкости; £>шач — максимальная теорс - чгвч кая производительность двухшнекового экструдера, рассчитываемая в случае.... работы в режиме идеального вытеснения по формуле (3.65).

Наиболее вероятное время пребывания /2 значительно отлича-

• н и от среднего времени пребывания, определяемого по формуле

T = Vo/0r,

•" Ок — действительная (фактическая) производительность экструдера.

)то обстоятельство может внести существенные ошибки в ана - м t работы двухшнековых экструдеров при использовании в каче-

• те расчетного времени пребывания частиц времени { , а тем бо- кч времени /|.

Обращает на себя внимание явная асимметрия кривой отно-

• шельно h (рис. 3.56), а именно: разброс в интервале времен /; /т значительно меньше, чем в интервале t2—/3. Это может имгь объяснено спецификой работы двухшнсковых экструдеров в наличием соответствующих потоков жидкости, направленных как в сторону выхода из экструдера, так и в обратном направле­нии.

Представленные на рис. 3.56, а—г зависимости характеры! времен /|, t2> i и /3 от противодавления в головке, полученные при различных скоростях вращения шнеков, показывают, что во все исследованных режимах наблюдается эквидистантность завис и мостей / и /2 от противодавления. Кроме того, наблюдается увели­чение дисперсии времен пребывания при увеличении противодан ления. Аналогичная картина наблюдалась и при односторонне вращении шнеков. Полученные первичные экспериментальны кривые были обработаны в безразмерных координатах «относи тельная концентрация — относительное время». Относительн концентрация С индикатора определялась как

c=q/c0.

где С, — текущая концентрация индикатора; Со — средняя начальная концентра­ция при условии равномерного распределения индикатора, вводимого в экстру при импульсном возмущении, по всему объему жидкости в экструдере;

C0=G/Va,

где G — масса вводимого индикатора.

Вис. 3.57. Кривые распределения времен пребывания в относительных координатах (см. табл. 3.1):

а, в - встречное вращение шнскоп; б. г - одностороннее вращение шнеков

0 = (/,—/|)/г,

. I к-кушсс время.

I (щученные таким обратом зависимости представлены на 1<Н1 I 57, а—г. Из графиков рис. 3.57, а, б видно, что указанные

• |>нт. к - инвариантны относительно частоты врашения шнеков, м|»>и шолительности экструдера и противодавления в головке, нс - »1НМ( ммо от направления врашения шнеков. Это объясняется, ве - ню, тем, что распределение времен пребывания определяется

• ii. Mi соотношением между потоком утечек и прямым потоком,

saвисит только от перепада давления между С-образными

•» киями при заданных зазорах зацепления и может быть получе-

•II• |м I шчной комбинацией указанных выше параметров. В то же время наблюдается значительное влияние на распределение вре - и. н пребывания направления врашения шнека, плотности их за - >>• и к*пня и вязкости жидкости (рис. 3.57, «, г). При олносторон - п м вращении шнеков имеет место большая по сравнению со ». ||н*чным вращением дисперсия распределения времен пребыва­ния )гим доказывается лучшая перемешивающая способность шумпнековых экструдеров с односторонним вращением шнеков.

Теория и практика экструзии полимеров

Постачальник ПВХ, ПУ, промислових та гідравлічних рукавів

Компанія «Укр-Флекс» є провідним постачальником промислових рукавів та шлангів на українському ринку. Завдяки високій якості продукції, широкому асортименту та надійному обслуговуванню, ми забезпечуємо потреби різних галузей промисловості і гарантуємо задоволення …

Причины перейти на инженерные пластики

За последние десятилетия появилось множество полимерных материалов. Физические, механические свойства ряда из них настолько хороши, что они активно используются как альтернатива металлу. Особым спросом пользуются так называемые инженерные пластики. Полипропилен, …

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РУКАВНЫХ ПЛЕНОК

Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производ­ства рукавных пленок должны обеспечивать: — заданную интенсивность охлаждения с целыо получения ка­чественного изделия при заданной производительности экструдера; — заданную структуру пленки; — равномерность охлаждения …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.