Лабораторная работа №01. Оптимизация процесса экструзии. Выполнил студент группы ХЕМО-05-19: Милад.А. Выполнение задания

Лабораторная работа №01

Оптимизация процесса экструзии

Выполнил студент группы ХЕМО-05-19: Милад.А

Дано:

Параметры зоны дозирования червяка экструдера:

Длина зоны дозирования – 200 мм

Диаметр шнека – 20 мм

Глубина нарезки – 2 мм

Угол нарезки – 17,5°С

Частота вращения червяка – 20, 40 и 60 об./мин

Параметры головки:

Формующий канал имеет круглое сечение (выпускается пруток)

Длина канала – 50 мм

Диаметр канала – 2 мм

Задание:

1. Построить характеристики экструдера при заданных частотах вращения в виде графика.

2. Построить на том же графике характеристику головки.

3. Определить положения рабочих точек.

4. Построить зависимость производительности процесса от частоты вращения шнека в виде графика.

Примечания:

Перерабатываемый материал – ПЭНД

При температуре переработки 180°C параметры степенного закона течения ПЭНД: К = 6190 Па*сⁿ, n = 0,56.

Выполнение задания

Построение характеристики экструдера при заданных частотах вращения в виде графика

Для построения графика рассчитаем объемную производительность для давлений 10, 20 и 30 МПа, по следующей формуле:

где: А и В – геометрические показатели производительности и обратного потока; ∆Р-давление встречного потока; Па; η_эфф-эффективная вязкость, Па*с; N – частота вращения червяка, об./с.

; ,

где: d – диаметр шнека, см; h – глубина нарезки, см, l – длина шнека, см; ϕ – угол нарезки, радианы.

где: при температуре переработки 180°C параметры степенного закона течения ПЭНД: К = 6190 Па*сⁿ, n = 0,56, – скорость сдвига, с^-1.

Рисунок 1 – Зависимость встречного давления от производительности экструдера (1 – 20, 2 – 40, 3 – 60 об/мин)

Построение на графике характеристики экструдера при заданных частотах вращения характеристику головки

Для построения характеристики головки, посчитаем объемную производительность головки при давлениях, что были заданы для экструдера, по формуле:

где: , R – радиус канала, см; L – длина канала, см.

Рисунок 2 - График характеристики экструдера при заданных частотах вращения и характеристика головки

Определить положения рабочих точек

Из рисунка 2 находим рабочие точки, которые находятся на пересечении характеристик экструдера и головки. Получим следующие значения:

1) 20 оборотов: Q = 0,15 см³/с; ΔP = 13 МПа

2) 40 оборотов: Q = 0,31 см³/с; ΔP = 19,3 МПа

3) 60 оборотов: Q = 0,46 см³/с; ΔP = 24,1 МПа

Построить зависимость производительности процесса от частоты вращения шнека в виде графика

Используя значения полученные из рисунка 2 построим рисунок 3.

Рисунок 3 – Зависимость производительности процесса от частоты вращения шнека

Выводы

1. Были постороены характеристики экструдера при заданных частотах вращения в виде графика.

2. На том же графике была построена характеристика головки.

3. Были определены положения рабочих точек:

· 20 оборотов: Q = 0,15 см³/с; ΔP = 13 МПа

· 40 оборотов: Q = 0,31 см³/с; ΔP = 19,3 МПа

· 60 оборотов: Q = 0,46 см³/с; ΔP = 24,1 МПа

4. Была построена зависимость производительности процесса от частоты вращения шнека в виде графика.

Литература:

1. Основы технологии переработки пластмасс /Под ред. Кулезнева В.Н., Гусева В.К.- М.: Химия.- 2004.- 600 с.

2. Кандырин Л.Б. Моделирование процессов переработки пластмасс. — М.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова. – 2005. – 62 с.