1.2 Анализ характеристик заданного химико-технологического процесса в производстве продукции заданного типа

Например:

Экструзионный способ переработки полимерных материалов заключается в непрерывном продавливании их расплава через формующую головку, геометрическая форма выходного канала которой определяет профиль получаемого изделия или полуфабриката [5].

Основным оборудованием экструзионного процесса является экструдер, оснащенный формующей головкой. Основными элементами экструдера являются загрузочный бункер, обогреваемый корпус, шнек (с охлаждением или без него – термонейтральный) и формующая головка (рисунок 2). В экструдере полимерный материал нагревается, расплавляется, перемешивается и нагнетается в головку.

Полимерные гранулы поступают через загрузочный бункер, установленную на одном конце цилиндра, и перемещаются с помощью шнека вперед, вдоль цилиндра к головке. При движении вперед гранулы расплавляются за счет контакта с горячими стенками цилиндра и за счет теплоты, выделяющейся от трения. Шнек продавливает расплавленный полимер через формующую головку, которая определяет конечную форму.

1 – загрузочный бункер; 2 – шнек; 3 – корпус; 4 – полость для циркуляции охлаждающей воды; 5 – нагреватель корпуса; 6 – формующая головка

Рисунок 2 – Схема одношнекового экструдера

Шнек экструдера обычно состоит из трех зон: загрузки, сжатия и дозирования (транспортировки расплава). Зона загрузки транспортирует полимер от отверстия под бункером к более горячим секциям корпуса. Зона сжатия – это зона, где уменьшается глубина нарезки, а значит, и объем витка, что приводит к сжатию плавящихся гранул материала. Главный эффект сжатия – увеличение сдвигового воздействия на расплавленный полимер, обусловленного взаимным движением поверхности шнека относительно стенки корпуса. Это улучшает смешение, увеличивает разогрев от трения и приводит к более однородному распределению теплоты в расплаве. Назначение последней зоны шнека – дальнейшая гомогенизация расплава, однородное дозирование его через формующую головку, сглаживание пульсации на выходе [6]. Основными геометрическими параметрами шнека являются диаметр D, относительная длина L/D, шаг нарезки B и толщина витков нарезки e.

Головка экструдера – это профилирующий инструмент, придающий необходимую форму выдавливаемой струе полимера. От степени совершенства конструкции головки в значительной мере зависит точность поперечных размеров экструдируемого изделия и качество его поверхности.

Технологические параметры, определяющие функционирование процесса одношнековой экструзии:

– частота вращения шнека экструдера N, влияющая на производительность экструдера и качество (степень деструкции) экструдата (через время пребывания материала в экструдере);

– температура корпуса экструдера, влияющая на качество экструдата (через температуру экструдируемого материала).

Характеристика одношнековых экструдеров приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика одношнековых экструдеров [7]

Марка	Фотография	Технические характеристики
ЧП20020		= 0,2 м; = 20; = 0,2 м; = 0,02 м; 0,067 об/с ≤ N ≤ 0,9 об/с. Основные типы перерабатываемых полимеров: полиэтилен, полипропилен, полистирол
ЧП12520		= 0,125 м; = 20; = 0,125 м; = = 0,012 м; 0,091 об/с ≤ N ≤ 1,3 об/с. Основные типы перерабатываемых полимеров: полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол

Продолжение таблицы 1

Марка	Фотография	Технические характеристики
ЧП6320		= 0,063 м; = 20; = 0,063 м; = = 0,006 м; 0,12 об/с ≤ N ≤ 2,5 об/с. Основные типы перерабатываемых полимеров: полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, полипропилен

Таким образом, разрабатываемый программный комплекс должен настраиваться на геометрические параметры экструдера, тип полимерного материала, режимные параметры процесса экструзии и позволять рассчитывать по ним показатели эффективности процесса экструзии – производительность экструдера и индекс термической деструкции экструдата.