При диспергировании происходит значительный разогрев пасты вследствие диссипации энергии привода. Известно, что в большинстве случаев повышение температуры сопровождается интенсификацией диспергирования за счет роста поверхностной активности молекул пленкообразующего вещества и снижения эффективной вязкости системы. Однако этот процесс требует регулирования, поскольку необходимо учитывать индивидуальные свойства пленкообразующего вещества и летучесть применяемых растворителей. Для решения этой задачи диспергаторы оснащаются рубашкой охлаждения. При этом необходимо рассчитывать количество воды, необходимой для поддержания требуемого значения температуры пасты на выходе.
Расчет количества воды осуществляется на основании уравнения теплового баланса, исходя из допущения, что количества тепла, которое необходимо отводить из системы представляет собой разность между теплом, эквивалентным мощности привода и теплом, расходуемым на нагревание пасты, бисера, привода и контейнера диспергатора до заданной температуры.
Расчет затрат тепла на нагревание осуществляется по формулам:
|
Qп = Cpп*Gm*(Tpk-Tpn) |
(5.4.31) |
|
Qб = Cpb*mb*(Tpk-Tpn) |
(5.4.32) |
|
|
Qпр = Cpпр*Vpr/rpr*(Tpk-Tpn) |
(5.4.33) |
|
|
Qк = Cpk*mk*(Tpk-Twk) |
(5.4.34) |
где: Qп,Qб, Qпр, Qк - количество тепла, идущее на нагревание пасты, бисера, привода и контейнера, соответственно; Cpп – теплоемкость пасты (рассчитывается преобразованием Pasta.xfm), Cpb – теплоемкость бисера (обычно 0.796 кДж/кг*К); Cpпр, rpr – значения теплоемкости и плотности материала привода (для аустенитной стали 0.167 кДж/кг*К и 7900 кг/м3, соответственно); Cpk – теплоемкость материала контейнера (0.461 кДж/кг*К).
Значения массовой производительности (Gm), массы бисера (mb) и объема привода (Vpr) определяются предварительно (формулы 5.4.29, 5.4.21, 5.4.24). Масса контейнера (mk) для диспергаторов объемом 20-140 л может быть определена по эмпирическому уравнению:
|
mk = 78*lnV(л) – 185 |
(5.4.35) |
Значение mk автоматически заносится в ячейку 4,17 после выполнения преобразования Biser1.xfm и при необходимости, корректируется в ячейке 5,17.
Потери тепла обычно принимаются равными 10% от суммы теплот, определяемых формулами 5.4.32-34.
Таким образом, общее количество тепла, расходуемое в течении 1 часа (при производительности Gm) может быть определена как сумма:
|
Qр = Qп + 1.1*(Qб + Qпр + Qк) |
(5.4.36) |
|
Gw = (QN - Qp) / 4.19*(Twk - Twn) |
(5.4.37) |
где: Twk – Twn – температура охлаждающей воды на выходе и входе в рубашку диспергатора, соответственно; QN – количество тепла, эквивалентное мощности привода, определяемое как:
|
QN = Np*3600 |
(5.4.38) |
Значение QN определяется ранее при выполнении преобразования Biser2.xfm и заносится в ячейку 7,19 (табл. 5.4.7). Необходимое количество воды (т или м3) для производства 1 т пасты определяется отношением Gw / Gm:
Расчет по формулам 5.4.31-34 и 5.4.36-38 осуществляется с использованием преобразования Teplo.xfm с телом программы, представленным в табл. 5.4.8.
Табл. 5.4.8 Синтаксис программы Teplo.xfm и соответствие расчетным формулам
|
Тело программы |
Формула |
|
dt=cell(2,10)-cell(2,9) cell(16,1)=cell(8,18)*cell(2,11)*dt |
(5.4.31) |
|
cell(16,2)=cell(7,6)*0.796*dt |
(5.4.32) |
|
cell(16,3)=cell(7,3)*7.9*0.167*dt |
(5.4.33) |
|
cell(16,4)=cell(5,17)*0.461*(cell(2,10)-cell(2,13)) |
(5.4.34) |
|
cell(16,5)=0.1*(cell(16,2)+cell(16,3)+cell(16,4)) |
|
|
z={col(16)} cell(18,1)=total(z) |
(5.4.36) |
|
cell(18,2)=(cell(7,19)-cell(18,1))/4.19/(cell(2,13)-cell(2,12)) |
(5.4.37) |
|
cell(18,3)=cell(18,2)/cell(8,18) |
Gw / Gm |
Расход охлаждающей воды составляет 170.89 кг/час или 0.3418 м3 на тонну пасты.
dQp [kJ]= 16395.6720
dQb [kJ]= 2415.3718
dQpr [kJ]= 694.5022
dQk [kJ]= 1429.1000
losses 453.8974
Qs [kJ] 21388.5434
Gw [kg/h] 915.0293
Gw/Gm [m3/t] 1.5250
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.