Порядок виконання роботи.

1. Продуктивність каландра Gм, кг/год визначається за формулою:

Gм = 60* V* в* h* ρ* α (1)

де V – колова швидкість валка, м/хв;

в – ширина каландрового полотна, м;

h – товщина полотна матеріалу, м;

ρ – густина матеріалу, кг/м³

α – коефіцієнт використання машинного часу.

2. Тепловий баланс каландра:

Q_N+Q_o=Qм+ Qвтр. (2)

де Q_N – кількість теплоти, яка виділяється за рахунок деформації матеріалу, Дж/с;

Q_o - кількість теплоти, що відводиться від валка каландра, Дж/с;

Qм - кількість теплоти, яка витрачається на нагрів матеріалу, Дж/с;

Qвтр. - втрати теплоти у навколишнє середовище конвекцією і випромінюванням, Дж/с.

3. Q_N визначається за формулою:

Q=N· η (3)

де N- потужність електродвигуна, кВт;

η-коефіцієнт корисної дії.

4. Qм визначається за формулою:

Q_м =Gm·Cm·(tк.м- tn.м) (4)

де Gm- продуктивність каландра, кг/с;

Cm- питома теплоємність гумової суміші, ;

tк.м- кінцева температура гумової суміші, ;

tn.м- початкова температура гумової суміші, .

5. Втрати теплоти у навколишнє середовище конвекцією і випромінюванням визначаються наступним чином:

Qвтр = αр · F1 · (tк.м. - tпов. ) + αм · F2 · (tст - tпов.) (5)

6. Загальна поверхня теплообміну валків:

F=π·Д·L·n (6)

де π=3,14 – коефіцієнт;

Д - діаметр валка, м;

L – довжина валка, м;

n - число валкыв каландра.

7. Поверхня валків, яка зайнята стрічкою матеріалу:

F₁= (F·β)/360·n (7)

де β – кут захоплення гумовою сумішшю валка каландра.

8. Поверхня валків, яка вільна від матеріалу:

F₂=F - F₁ (8)

9. Коефіцієнт тепловіддачі визначаються наступним чином:

1) для металевої поверхні: α^м = α_к^м + α_В^м (9)

конвекцією, кВт/(м2·К): α_к^м =1,36·10^{-3 ·} (10)

випромінюванням, кВт/(м2·К): α_В^м =с₁·[ (Tст/100)⁴ – (Тпов/100)⁴]/ (tст - tпов.)

де с₁ – коефіцієнт, с1=1,2·10^-3;

tст – температура стінки валка каландра;

tпов. – температура навколишнього середовища;

Д – діаметр валка каландра.

2) для гумової суміші: α^Р = α_к^Р + α_В^Р (11)

конвекцією, кВт/(м2·К): α_к^Р =1,36·10^{-3 ·} (12)

випромінюванням, кВт/(м2·К): α_В^Р =с₂·[ (Tк/100)⁴ – (Тпов/100)⁴]/ (tк- tпов.)

де с₂ – коефіцієнт, с₂ = 3,86·10^-3;

tк – кінцева температура гумової суміші;

tпов. – температура навколишнього середовища;

Д – діаметр валка каландра.

10. Кількість теплоти, що відводиться від валка каландра визначаються наступним чином:

Q_o=Qм+ Qвтр - Q_N (13)

11. Витрати охолоджуючої води q, (м³/с):

q= ·ρ (14)

де питома теплоємність води, ;

ρ – густина води, кг/м³.

кінцева температура охолоджуючої води , ;

початкова температура охолоджуючої води, .

Висновок: на цій роботі вивчили теплові процеси, принцип дії каландра, розрахували продуктивність каландра і витрати охолоджуючої води.

Питання до захисту практичної роботи.

1. Теплове випромінювання.

2. Вимоги до теплоносіїв.

3. Нагрівання водяною парою.

4. Охолодження.

5. Коефіцієнт теплопередачі.

Порядок виконання завдання № 5 «Тепловий розрахунок гумозмішувача.»

Гумозмішувач широко застосовується для процесу приготування гумових сумішей в хімічній промисловості і при виготовленні гумотехнічних виробів. Гумозмішувач являє собою машину з двома горизонтально розташованими роторами, які обертаються в змішувальній камері. Інгридієнти приготовленої суміші у відповідні моменти завантажують в завантажувальний пристрій (гуму і домішки), потім суміш на протязі часу змішування багатократно перемішується роторами, чим досягається потрібний ступінь змішування і рівномірний розподіл інгридієнтів в суміші. Схема гумозмішувача наведена на рис.1

Основним завданням керування процесом змішування є регулювання температури.

Схема автоматизації гумозмішувача передбачає автоматичний контроль, запис і регулювання температури напівкамери, роторів і нижнього затвору по температурі стінки гумозмішувача.

При змішуванні, внаслідок дисипації роботи деформування виділяється значна кількість тепла, що може привести до перегріву суміші, для знешкодження цього використовується система охолодження роторів – у внутрішню порожнину їх подається охолоджуюча вода, температура якої повинна регулюватись таким чином, щоб забезпечувався заданий температурний режим. Подача води здійснюється паралельно у всі зони.

Рисунок 1. – Схема гумозмішувача

1 – станина; 2 – камера; 3- ротор;4 – привід заслінки; 5- завантажувальна воронка; 6 – заслінка; 7 – повітряний циліндр; 8 – поршень; 9 – шток верхнього затвору; 10 – верхній затвор; 11- колектор; 12,17 – зливні воронки, 13 – шток нижнього затвору; 14 – нижній затвор; 15 – циліндр нижнього затвору; 16 – система охолодження роторів; 18 – система ущільнення роторів; 19 – бокова стінка камери; 20 – підшипник роторів; 21 – шарнірна муфта.

Тепловий розрахунок гумозмішувача:

Q_N=Qм+ Q_В (1)

де Q_N – кількість теплоти, яка виділяється в камері змішування, Дж/с;

Qм - кількість теплоти, що витрачається на нагрів суміші, Дж/с;

Q_В - кількість теплоти, що відводиться охолоджуючою водою, Дж/с;

Q_N визначається за формулою:

Q=N· η (2)

де N- потужність, споживана двигуном гумозмішувача, кВт;

η-коефіцієнт корисної дії.

Кількість теплоти, що витрачається на нагрів суміші визначається за формулою:

Q_м =Gm·Cm·(tк.м- tn.м) (3)

де Gm- продуктивність гумозмішувача, кг/с;

Cm- питома теплоємність гумової суміші, ;

tк.м- кінцева температура суміші, ;

tn.м- початкова температура суміші, .

Кількість теплоти, що відводиться охолоджуючою водою визначається наступним чином:

Q_В = Q_N – Qм (4)

Витрати охолоджуючої води q, (м³/с):

q= · ρ (5)

де питома теплоємність води, ;

ρ – густина води, кг/м³.

кінцева температура охолоджуючої води , ;

початкова температура охолоджуючої води, .