Производство полиэтиленовых пленок
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?зионной головки, а также затвердевшие куски массы, вытекающие из материального цилиндра и уплотнений. Включаются также отходы, образующиеся при наладке и запуске оборудования, выходе оборудования на заданные технологические режимы, переходе с одного размера пленки на другой, при отборе контрольных образцов в установленном порядке, некондиционная пленка при внезапных остановках;
потери на анализ сырья и готовой продукции.
Все потери сведены в таблицу 2.9.
Таблица 2.9 - Материальный баланс
ПриходРасходСоставМассаСоставМассаКг%Кг%ПЭВД1,03397,51. ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯПленка полиэтиленовая194,455СКП-ПН (ПЭ) 402.00.0100,10612. ОТХОДЫ2.1 ИспользуемыеНестабильная пленка при выходе агрегата на режим или обрыв0,00480,45СКП-ПН(ПЭ) 402.00.0090,1061Анализ готовой продукции0,00010,01Переход с одной марки сырья на другую, на другую ширину0,0484,57СКП-ПН(ПЭ) 402.00.0070,0530,52.2 НеиспользуемыеАнализ сырья0,00010,001Потери при транспортировке сырья0,00040,003Летучие продукты экструзии0,00090,08ИТОГО1,059100Чистка экструзионной головки, подъем рукава после обрыва0,00470,44ИТОГО1,059100
3. Технологические раiеты
.1 Раiет производительности экструдера
Мы используем одношнековый экструдер с переменной (уменьшающейся) глубиной нарезки. Производительность этого экструдера определяется по формуле 3.1 [12]
(3.1)
- производительность экструдера, см3/мин
? - эффективная вязкость расплава полимера в зазоре между гребнем шнека и внутренней стенкой, кПас
P-давление в конце шнека, Па
n - частота вращения шнека, мин-1- постоянная прямого потока экструзии, которая может быть расiитана по формуле 3.2 [12]
(3.2)
? - число заходов нарезки шнека. Обычно ?=1.
? - коэффициент геометрических параметров шнека, расiитываемый по формуле 3.3 [12]
(3.3)
- коэффициент, 1/см2
(3.4)
- коэффициент, 1/см4
(3.5)
1 - глубина спирального канала в начальной зоне загрузки, см, определяемая по эмпирической формуле 3.6 [12]
1=(0,12ч0,16) D(3.6)
2 - глубина спирального канала в начале зоны сжатия- шаг нарезки, см
=(0,8 ч1,2) D(3.7)
- ширина гребня, см
=(0,06ч0,1) D(3.8)
- степень уплотнения
=VЗАГР/VДОЗ(3.9)
ЗАГР - объем спирального канала на длине одного шага в загрузочной зоне (под горловиной), см3
(3.10)
доз - объем спирального канала на длине одного шага в зоне дозирования, см3
(3.11)
1 - диаметр сердцевины (вала) шнека у загрузочной воронки
1=D-2h1(3.12)
2 - диаметр сердцевины (вала) шнека в зоне пластикации
2=D-2h2(3.13)
3 - диаметр сердцевины вала в зоне дозирования
3=D-2h3(3.14)
Подставив в уравнение 3.9 уравнения 3.10ч3.14 и упростив, мы получим новое выражение для раiета степени уплотнения:
(3.15)
Отсюда h3 - глубина спирального канала в зоне дозирования, см:
(3.16)
(3.17)
0 - длина шнека до зоны сжатия
0=L-LH(3.18)
H-длина напорной части шнека
H=(0,4ч0,6) L(3.19)
- постоянная обратного потока, см3, составляющая обычно 5-10% от А1[12]
(3.20)
С - постоянная потока утечки, зависящая в основном от величины зазора ?.
(3.21)
Обычно ?=0,1ч0,2 мм или ?=(1тАв10-3ч3тАв10-3) D, максимально допустимую ? можно определить по уравнению (3.22)
(3.22)
D - диаметр шнека, см- длина шнека, см
В нашем случае L/D=33/1=4,5 см; L=148,5 см.
Тогдадлина напорной части шнека по формуле 3.19H=(0,4ч0,6)148,5=59,4ч89,1 см. Принимаем LH=60 см
Длину шнека до зоны сжатия определяем по формуле 3.180=L-LH=148,5-60=88,5 см
При экструзии ПЭВД рекомендуют использовать степень сжатия, равную 3 [10]
Найдем глубину нарезки канала h1 по формуле 3.71=(0,12ч0,16) D==(0,12ч0,16)4,5=0,54ч0,72 см. Принимаем h1=0,7 см
Теперь найдем глубину спирального канала в зоне дозирования по формуле 3.16 [12]
А по формуле (1.17) расiитаем глубину спирального канала в зоне плавления и пластикации
см
Зная глубину нарезки во всех трех зонах, по формулам 3.12, 3.13, 3.14 можем узнать диаметры сердцевины вала в них1=4,5-20,7=3,1 см2=4,5-20,374=3,752 см3=4,5-20,153=4,194 см
По формуле 3.7 определим шаг нарезки=(0,8 ч1,2) 4,5=3,6ч5,4 Принимаем t=5 см,
а по формуле (1.8) - ширину гребня=(0,06-0,1) 4,5=0,27ч0,45. Принимаем e=0,30 см
Теперь мы можем найти коэффициенты ? по формуле (3.3), a по формуле (1.4) и b по формуле (3.5)
Зная эти коэффициенты, мы можем найти постоянные прямого и обратного потока
см3
см3
Теперь по формуле (1.22) мы можем расiитать максимально допустимую величину зазора
см
Зная величину зазора, мы можем найти величину потока утечки С1по формуле 3.21
Расiитаем скорость сдвига для зоны дозирования экструдера по формуле 3.22 [12]
, где(3.22)
- диметр шнека, м; D=0,045ср - средняя глубина нарезки, м; hср=(h1+h3)/2=(0,007+0,00153)/2=0,00426- частота вращения шнека, с-1- шаг нарезки, м. t=0,005
- скорость сдвига с-1
Для экструдера ЧП 45Ч33 возможны частоты вращения от 0,15 до 1,5 с-1. Проведем раiет для 6 различных значений, выберем следующие значения1=0,15; N2=0,35; N3=0,5; N4=0,75; N5=1; N6=1,5
По этим данным с помощью эмпирической формулы 3.23 мы можем расiитать вязкость расплава полимера при наших режимах переработки
(3.23)
Переработка полимера осуществляется при средней температуре 150С (423K), R=8,314 м2 кг/с2К Моль
Значения коэффициентов m0, E, nдля разных скоростей сдвига для ПЭВД можно найти в таблице 3.1 [7]
?, 1/cm0, ПасnE, дж/мольn0,1ч10,33937,30,7811ч102,6528,60,59310ч1004,74270,525100-100019,921,80,484
Отсюда, подставив ранее полученные значения в формулу 3.1, мы можем расiитать