Химия \ Расчет и выбор материалов и оборудования при проектировании

Проектирование червячного экструдера. Выбор основных геометрических параметров машины в зависимости от перерабатываемого материала и вида изделия в соответствии с требуемой производительностью процесса, страница 2

Ударная вязкость, кДж/м²: образец не ломается;

Твердость по Бринеллю, МПа: 15-25;

Удельная теплоемкость, кДж/(кг·ºС): 2,1-2,8;

Коэффициент температуропроводности,

Вт/(кг·ºС): 0,2-0,3;

коэффициент линейного термического расширения в твердом состоянии,

10 в 4й град в -1й: 2,2-2,5;

Электрическая прочность, МВ/м: 45-60.

Технологический расчет

Так как при данных диаметре шнека и требуемой производительностью экструдера скорость сдвига не попадает в необходимый для данного материала интервал 50 – 110 1/с, то следует увеличить расход до 14 кг/ч (4,213 см³/с). При этом скорость сдвига составит 60,186 1/с.

1.1 Определение параметров червячного пресса

По рекомендациям назначаем размеры червяка, принимая его однозаходным с шагом равным диаметру: t=D=32(мм)

Длина рабочей части червяка:

L=20D=640(мм)

Зона дозирования:

L_д=9D=9*32=288(мм)

Зона сжатия:

L_c=1D=1*32=32(мм)

Зона питания:

L_з=L-L_д-L_c=640-288-32=320(мм)

Ширину гребня витка червяка принимаем равной e=(0,06-0,1)D=0,08*D=2,56(мм);

радиальный зазор δ=0,003D=0,003*125=0,096(мм)

Глубину канала на участке зоны дозирования вычислим по эмпирической формуле:

,где D=3,2(см)

Глубина канала на участке зоны загрузки:

i=4 – степень сжатия материала.

Число оборотов червяка:

Рассчитаем фактическую длину зон переработки материала для экструдера. Предварительно определим некоторые дополнительные характеристики червяка.

Угол подъёма винтовой линии:

Находим

Ширина винтового канала:

,где i=1 -число заходов червяка,

Относительная глубина винтового канала:

в зоне дозирования:

в зоне питания:

Определим далее фактическую длину зон питания и плавления и дозирующей зоны, назначив предварительно температуру нагрева внутренней гильзы корпуса экструдера по зонам переработки:

в зоне питания ;

в зоне плавления ;

Фактическая длина зоны питания получает приращение по сравнению с геометрической, зависящей от безразмерного параметра , определяемого по формуле для начала зоны плавления. В начале зоны плавления температуру пробки гранул зададим приближенно равной исходной температуре материала в соответствии с условиями нагрева в зоне питания (шнек термонейтрален, температура цилиндра , значительная толщина слоя ). Изменение энтальпии системы для интервала температур от до , при которой засыпается полимер, учтем средним значением теплоемкости , не рассматривая скрытую теплоту плавления K. Теплопроводность расплава в интервале температур от до равна . Тогда по формуле находим:

,где ρ=0,923(г/см³) – плотность полимера в твердом состоянии.

Приращение длины зоны питания определяется по формуле:

В связи с изменением фактической длины зоны питания по сравнению с её геометрическими размерами необходима корректировка в установке нагревателей. Учтем при этом также вероятную длину фактической зоны плавления . В итоге назначим зону обогрева цилиндра корпуса до температуры протяженностью 9,6 см от загрузочной воронки и до температуры последующего участка. В соответствии с расчетом, фактическая длина зоны питания будет равна .