ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Современные представления о динамике процесса экструзии полимеров из "Основные процессы переработки полимеров Теория и методы расчёта" При поверочном расчете экструдера исследуются технические возможности машины применительно к переработке одного материала (или группы материалов) в однотипные или различные изделия. При этом предполагается, что все основные характеристики экструдера, перерабатываемого материала и технологического режима заданы. Ниже приводятся исходные сведения, необходимые для поверочного расчета экструдера. [c.305] Расчет внешней характеристики для слабо аномальных систем (полиамиды, полиэфиры и т. п.) можно проводить по формулам, описывающим политропический режим экструзии расплавов, обладающих свойствами ньютоновских жидкостей. [c.306] Серьезным затруднением, возникающим при отыскании общего решения для уравнений экструдера и головки, является неявный характер функциональной зависимости между давлением на выходе из червяка и температурой. Это означает, что каждой точке внешней характеристики червяка соответствует не только свое значение давления, но и свое значение температуры. Анализ показывает, что оба эти показателя зависят от одного и того же параметра R. Однако исключить этот параметр, выразив, скажем, изменения температуры как функцию давления, невозможно. [c.306] Изменение температуры расплава, связанное в изменением давления, приводит к параллельному смещению характеристики головки на величину lg R. Поэтому задача выбора соответствующей прямой решается параллельным смещением характеристики головки вдоль характеристики червяка до точки, в которой значения R обеих характеристик совпадают (рис. У.50). [c.306] Данные, полученные в результате поверочного расчета могут быть использованы для прочностного расчета отдельных узлов и деталей машины. [c.307] Метод оценки смесительного воздействия изложен в разделе У.14. [c.307] Он позволяет оценить влияние основных параметров режима, скорости вращения, давления в головке на степень гомогенизации. [c.307] На рис. У.51 приведен типичный пример внеших характеристик экструдера Гримм Е 90 при переработке полиэтилена высокого давления в рукавную пленку. Основные параметры режима, размеры червяка и свойства материала даны в подписи под рисунком. Расчетная схема пленочной головки аналогична представленной на рис. У.ЗЗ, б. [c.307] Результаты расчета показывают, что максимальная производительность экструдера в выбранном температурном режиме не может превышать 120 кг/ч, так как при этом зона плавления занимает почти весь червяк (зона дозирования оказывается равна одному шагу). Фактическая производительность, определяемая положением рабочих точек, составляет 33—98 кг/ч (в зависимости от выбранной скорости вращения червяка). [c.307] Проектный расчет экструдера сопряжен с необходимостью выбора основных параметров — таких как геометрические размеры червяка и режим работы машины. [c.307] В табл. V.7 приведены значения средних градиентов скорости, (у = nDN/h ), реализуемых при переработке различных термопластов на современных экструдерах. Там же содержатся рекомендации по относительной длине различных зон червяка и величине коэффициента изменения объема винтового канала. Таблица составлена применительно к червякам с UD = 20. [c.308] Следует оговориться, что эти рекомендации справедливы для однозаходных пластицирующих червяков с шагом, равным диаметру Ц = В). При этом у червяков, предназначенных для переработки полиэтилена ВД н НД, полипропилена, полиамида 6,6 и высокопрочного полистирола, длина зоны дозирования составляет около половины общей длины червяка. Все червяки этого типа имеют ступень сжатия, т. е. длина участка с уменьшающей глубиной канала составляет около одного витка. [c.309] Червяки, предназначенные для переработки как пластифицированного, так и жесткого поливинилхлорида, обычно имеют удлиненную зону сжатия, длина которой может достигать /3 длины червяка. Длина зоны загрузки по-прежнему должна составлять около половины общей длины червяка. Резумеется, эти конструктивные рекомендации не являются единственно возможными, но они в большинстве случаев обеспечивают достижение высокой производительности при высокой степени однородности расплава. [c.309] Номограмма зависимости (У.302) для червяков предлагаемой (или близкой) геометрии (см. рис. У.52) позволяет определить диаметр червяка в заврюимости от требуемой производительности и рекомендуемого режима при переработке полиолефинов и полиамида 6,6. [c.310] Исходя из всего сказанного, предлагается следующая схема проектного расчета экструдера. [c.310] Дальнейший расчет экструдера производится так, как указано в разделе Поверочный расчет экструдера . Разумеется, и в этом случае для полного расчета необходимо располагать исчерпывающими сведениями как о свойствах перерабатываемого материала, так и о технологическом регламенте. [c.310] Математическая модель экструзии может быть использована для анализа влияния флуктуаций свойств сырья на основные параметры процесса. В дальнейшем будем полагать, что нестабильность свойств сырья проявляется в основном в изменениях параметров и /г, в то время как величина температурного коэффициента Ь остается практически постоянной. В этом случае анализ влияния колебаний свойств сырья сводится к исследованию влияния этого изменения на расположение точки пересечения внешних характеристик головки и червяка. [c.310] Выведенные в предыдущих разделах аналитические зависимости показывают, что форма и расположение характеристики червяка сильно зависят от таких параметров рабочего режима как температура корпуса и скорость вращения червяка. [c.311] Несмотря на невозможность предложить универсальный рецепт, реальная польза от подобных исследований заключается в том, что они позволяют правильно оценить влияние неоднородности сырья на качественные характеристики данного изделия и выбрать рациональным образом такую область режимов переработки, в которой это влияние минимально. [c.311] В качестве примера такого исследования на рис. V.53 в логарифмических координатах нанесены рабочие характеристики, рассчитанные для червяка диаметром 63 мм и L/D = 26,3. Исследовалось влияние изменения индекса течения п в диапазоне 2 п 4. [c.311] Вернуться к основной статье