книги из ГПНТБ / Перегудов, В. В. Тепловые процессы и установки технологии полимерных строительных материалов и изделий учебник

ный теплоноситель выводится из валка и поступает снова в кожу­ хотрубный теплообменник через систему циркуляции'. Патрубок 8 в кожухотрубном теплообменнике служит для отвода воздуха в бак подпиточной установки.

Методика теплотехнического расчета вальцов. Процесс вальце­ вания массы идет, как правило, с большим выделением тепла. По-

отработанного теплоносителя

этому необходимый режим охлаждения вальцов определяется со­

где Мр — необходимый момент для преодоления сопротивления де­

средняя скорость вращения двух валков; н — к. п. д. привода с уче­ том потерь в подшипниках- (г| = 0,7ч-0,8).

метр валков; а — угол захвата материала; / — безразмерный ко­ эффициент трения в подшипниках; gB — сила тяжести валка; d—• диаметр цапфы валка.

коэффициент эффективной вязкости материала; h — текущая коор­ дината (изменяющаяся толщина слоя материала, подвергаемого вальцеванию); пп.с — нейтральное сечение, где скорость вращения валков равна скорости движения материала. Нейтральное сечение /гп .с [25] определяют по формуле

,1/8

(VI,8)

8 + 1

162

После определения выделяющегося тепла при пластической де­ формации определяют потери тепла в окружающую среду по мето­

Определив таким образом количество тепла, выделяемое за счет пластической деформации, расходуемое на нагрев материала и те­

налов валка. Она проходит по ним и удаляется в кожухотрубный теплообменник (см. рис. 62). Следовательно, для организации те­ перь уже заданного режима охлаждения необходимо определить условия теплообмена между валком и охлаждающей водой. Эти условия описываются формулой

дающих каналов валка; w — скорость движения охлаждающей во­ ды, м/сек.

Скорость движения охлаждающей воды определяют из условий необходимого коэффициента теплопередачи k от материала через стенки каналов валка к охлаждающей воде по формулам, рассмот­ ренным в гл. IV . По этим же формулам рассчитывают и кожухо­ трубный теплообменник для охлаждения воды, установленный з циркуляционной системе.

6*

Г л _ а в а VII

У С Т А Н О В К И Д Л Я П Е Р Е Р А Б О Т К И М А Т Е Р И А Л О В З А С Ч Е Т В Н Е Ш Н Е Г О Н А Г Р Е В А С О Д Н О В Р Е М Е Н Н О Й

П Л А С Т И Ч Е С К О Й Д Е Ф О Р М А Ц И Е Й

Разнообразные установки этого типа наиболее распространены в промышленности. Их применяют для каландрирования и дубли­ рования материалов, прессования бумопластиков и древесных плас­ тиков, для экструзии'и литья под давлением. Во всех этих установ­ ках перевод материала в вязкопластнческое состояние достигается одновременно проводимыми процессами нагрева и пластической де­ формации.

§ 1. Каландры

Процесс, при котором размягченный полимерный материал про­ пускают через зазор между валками, расположенными в горизон­ тальной плоскости, называют каландрированием. При этом обра­ зуется бесконечная лента полимерного материала, ширину и ' т о л ­ щину которой можно регулировать. Каландры, как и вальцы, являются валковыми машинами.

В отличие от вальцов обрабатываемый на каландрах материал пропускается через зазор между валками однократно, поэтому вал­ ки каландра имеют, как правило, одинаковый диаметр и вращают­ ся с одинаковой скоростью.

При каландрировании полимерных материалов высота дефор­ мации материала невелика, поэтому количество выделяемой теп­ ловой энергии за счет пластической деформации недостаточно, что­

№

Это количество тепла QT передается через какую-то определен­ ную площадь теплообмена F от валков каландра к материалу.

Определение площади теплообмена F между валком каландра и материалом ведут по формуле

где R и В — соответственно радиус и длина бочки валка; ср — цент­ ральный угол обхвата валка перерабатываемым материалом, обыч­ но для 3-валковых каландров ф^240°, тогда

Таким образом, зная количество тепла QT , поверхность тепло­ обмена F и А^ср, определяют коэффициенты теплоотдачи от тепло­ носителя к стенке канала валка и от стенки валка к материалу. Далее, по критериальным зависимостям находят критерий Рейнольдса Re и из него — скорость движения теплоноси­ теля.

В случае, когда материал необходимо перерабатывать при вы­ соких температурах (2.50—300°С), для валков может быть приме­ нен электронагрев. Установку электронагревателей в валке' (рис. 66) производят в отверстия, которые, просверливают в бочке валка на расстоянии 25—30 мм от рабочей поверхности. Подвод электро­ энергии к движущимся вместе с валком электронагревателям про­ изводят от неподвижных контактов с помощью электрощеток 3, установленных в щеткодержателях 4. Напряжение снимается на контактные кольца 6, соединенные с контактными планками 5, ко­ торые в свою очередь соединены электропроводами 2 с шинами 7. Шины соединяются с кольцом 8, к которому выведено 18 электро­ нагревателей 9. Вместе с электронагревателями в валок заделы­ вается термопара 10, служащая для контроля температуры. Съем электродвижущей силы с термопары также производится с по­ мощью электрощеток и контактных колец.

Следовательно, количество необходимого дополнительного теп^ ла для работы каландров может быть восполнено и электронагре­ вом.

В этом случае общая мощность электронагревателей Wa может быть найдена по формуле

QtK

где К — коэффициент запаса мощности, учитывающий возможные потери тепла на резкое изменение температуры окружающей сре­ ды, падение напряжения в сети и т. п.

105

Рис. 66. Электрообогрев валка:

ме коэффициентов теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией, ккал/м2-ч-град; Fn— 'поверхность нагрева-, ж 2 ; А/С р — разность тем­ ператур поверхности нагревателя и поверхности гнезда валка в месте размещения нагревателя, ° С (которая принимается равной Д* = 600—700° С) .

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием для проволочного источника определяют уравнением

*-[(£Г-(-£П

Тг.в — абсолютная температура гнезда валка, °К; Со=4,9 — коэффи­

167

Диаметр проводника [15] определяют из формулы

состоянии, ом-мм2/м; Wn — мощность нагревателя, кет; U — напря­

Приведенный метод расчета электронагревателей может быть использован не только для обогрева валков, но и для любых дру­ гих агрегатов, где применяют электронагревательные элементы.

В табл. 10 даны допустимые температуры нагрева для различ­ ных материалов, применяемых в качестве .проводников электрона­ гревателей.

А. П. Альтгаузена, М. Я- Смеляиского и М. С. Шевцова. «Энергия», 1967.

168

§ 2. Червячные машины

Экструзией называют непрерывный процесс продавливания рас­ плава термопластических полимеров через оформляющую головку с каналами определенной конфигурации за счет давления, созда­ ваемого винтовым шнеком для получения строительных изделий.

Экструзия как технологический процесс переработки полимеров применяется для производства труб, поручней, плинтусов, листов, пленок и других погонажных изделий и осуществляется в экструдерах.

ре вращается шнек 2, приводимый в движение от электродвигате­ ля 3 через редуктор 4. Осевое движение шнека воспринимают под­ шипники 5. Материал подают в загрузочную воронку 6, снабженную питателем, который направляет гранулы полимера в канал шнека. Цилиндр шнека подогревается специальными нагревателями 7, возможные перегревы снимаются холодным воздухом, нагнетаемым вентиляторами 8, смонтированными, как и весь агрегат, на стани­

плава в оформляющую головку 12. Полученный из оформляющей головки профилированный материалподвергается охлаждению.

Физические основы экструзии. В соответствии с проходящими операциями экструдер делят на три зоны. Первая называеется зо­ ной транспортировки материала к месту плавления или зона дози­ рования. Материал здесь транспортируется шнеком в виде твердых гранул полимера. Вторая зона носит название плавления, материал в ней транспортируется шнеком в виде смеси твердого тела с рас-

169