Проверка литьевой машины по пластикационной производительности

Поскольку табличное значение Q_пл. устанавливается для средних режимов эксплуатации, необходимо проверить литьевую машину по производительности реального червяка и реологическим особенностям конкретного полимерного материала.

Для выбранной литьевой машины Sintesi 300/1600 расчётное значение (Q_расч.) пластикационной производительности определяется по уравнению:

(6)

где Q₁ – производительность прямого вынужденного потока по винтовому каналу червяка;

Q₂ – производительность обратного потока по винтовому каналу червяка;

Q₃ – производительность потока утечек материала через зазор между червяком и цилиндром.

Заменяя значения Q₁, Q₂ и Q₃, получим:

(7)

где n – выбранная скорость вращения червяка;

α, β, γ – коэффициенты, учитывающие расход расплава материала соответственно в вынужденном, обратном потоках и потоке утечки;

Δp – перепад давления на единицу длины дозирующей зоны червяка;

μ_э1 и μ_э2 – эффективная вязкость материала в канале червяка и в радиальном зазоре.

Коэффициент, учитывающий расход расплава материала в вынужденном потоке (α) рассчитывается по формуле:

(8)

где m – число заходов червяка;

D – наружный диаметр червяка;

t – шаг нарезки;

h_ср – средняя глубина нарезки червяка в зоне дозирования;

φ – угол подъёма винтовой линии червяка; e – ширина гребня нарезки червяка.

В нашем случае принимаем:

D = 60 мм;

t = (0.8 1.2)D= 60 мм;

e = (0.06 0.1)D= 4.8 мм;

m = 1;

Коэффициент, учитывающий расход расплава материала в обратном потоке ( ) рассчитывается по формуле:

(9)

Коэффициент, учитывающий расход расплава материала в потоке утечки ( ) рассчитывается по формуле:

(10)

где ε – коэффициент эксцентриситета червяка относительно материального цилиндра (ε ≈ 1.2).

Здесь принимаем:

δ ≈ (0.002 0.003)D= 0.15 мм.

(11)

Средняя глубина нарезки червяка в зоне дозирования (h_ср) рассчитывается по следующей формуле:

(12)

Здесь h₁ – глубина нарезки под загрузочной воронкой, h₁ = (0.12 0.16)D= 8.4 мм;

h₂ – глубина червяка в конце зоны дозирования.

(13)

где i – степень сжатия, т.е. отношение объектов единичных витков с наибольшей и наименьшей глубиной нарезки (в зависимости от вида перерабатываемого материала);

L_ф – фактически работающая длина червяка;

(14)

где L_д – длина зоны дозирования червяка, мм

ℓ – отход червяка при пластикации.

В нашем случае принимаем:

ℓ = 435 мм;

Перепад давления в материальном цилиндре рассчитывается по формуле:

где p_д – давление расплава в дозирующей зоне материального цилиндра при пластикации;

p_д расчитывается по формуле:

(16)

где d₁ – диаметр гидравлического цилиндра осевого движения червяка;

p₁ – давление по манометру в гидравлическом цилиндре осевого движения червяка.

Значения эффективной вязкости определяют по графикам с учётом скоростей сдвига и .

Скорость сдвига в винтовом канале червяка определяется по формуле:

(17)

(1/c)

Скорость

сдвига в зазоре между червяком и стенкой цилиндра определяется по формуле:

(18)

(1/c).

На основании выше полученных результатов находим расчётное значение пластикационной производительности (Q_расч) по формуле (7):

Параметры технологического режима выбраны правильно, т.к. соблюдается неравенство:

(19)

Тепловые расчёты

Все расчёты в данной части проекта выполнены в соответствии с методическими указаниями.

Материальный цилиндр

Задача состоит в определении необходимой мощности нагревателей материального цилиндра инжекционного узла, работающего в расчётном режиме, и сопоставлении её с табличной мощностью обогревателей выбранной серийной машины Sintesi 300/1600 E4. Для правильно выбранной литьевой машины должно соблюдаться неравенство:

(20)

где N_расч − расчётная тепловая мощность потребляемая нагревателями, кВт;

N_табл − табличная тепловая мощность потребляемая нагревателями, кВт.

Расчёт ведут по уравнению теплового баланса:

(21)

где N_G − тепловая мощность, расходуемая на нагрев полимерного материала, кВт;

N_п − тепловая мощность, расходуемая на потери через боковую поверхность материального цилиндра, кВт;

N_охл − тепловая мощность, расходуемая на охлаждение зоны загрузки материального цилиндра, кВт;

N_мех − тепловая мощность, выделяемая за счёт преобразования механической энергии, кВт.

(22)

Тепловая мощность, выделяемая за счёт преобразования механической энергии (N_мех) определяется по уравнению, полученному опытным путём, поскольку червяк потребляет только часть энергии, которую может развивать привод червяка:

, кВт (23)

где Q − расчётная пластикационная производительность, кг/ч;

с₁ − удельная теплоёмкость полимерного материала, Дж/кг*град;

t₁ и t₂ − температура в зоне загрузки и в зоне дозирования.

В данном случае принимаем:Q = 151,2 кг/ч;

С₁ =1.5×*10 ³Дж/кг*град;

t₁=80°С;

t₂=250 °С.

кВт = 12,7 кВт

Тепловая мощность, расходуемая на охлаждение зоны загрузки материального цилиндра (N_охл):

Вт, (24)

где C_г − теплоёмкость воды, Дж/кг*град;

∆t_в − перепад температуры воды на входе и выходе из зоны охлаждения;

G_в − количество протекающей воды, кг/с.

В данном случае принимаем:

C_г = 4.19 кДж/кг*град;

∆t_в = 7°C.

Количество протекающей воды (G_в) рассчитывается по формуле:

(25)

Здесь f − площадь сечения подводящих трубок, м²;

V − скорость течения воды, м/с;

ρ − плотность воды, кг/м³.

В нашем случае принимаем:

ρ = 998 кг/м³;

V = 0.1 м/с.

Площадь сечения подводящих трубок (f) рассчитывается:

(26)

м²

кг/с

Вт = 0,91 кВт

Тепловая мощность, расходуемая на потери через боковую поверхность материального цилиндра рассчитывается по формуле:

, Вт (27)

где F − площадь наружной поверхности материального цилиндра;

t_к и t_в − температура наружной поверности кожуха материального цилиндра и окружающей среды;

α − коэффициент теплоотдачи, (Вт/м²*град), оцениваемый по эмпирической формуле:

(28)

Площадь наружной поверхности материального цилиндра (F) рассчитывается по формуле:

(29)

где D_ц − наружный диаметр материального цилиндра;

L_ц − длина материального цилиндра.

В данном случае принимаем:

D_ц = 0.66 м;

L_ц = 1.66 м;

t_к = 60°С;

t_в = 20° С.

м ²

°С

Вт/м ²*град,

Вт = 1,7 кВт

Тепловая мощность, расходуемая на нагрев полимерного материала (N_G) рассчитывается по формуле:

(30)

где Q − расчётная пластикационная производительность, кг/ч;

С₁ − удельная теплоёмкость полимерного материала, Дж/кг*град;

t₁ и t₂ − температура в зоне загрузки и в зоне дозирования.

В расчёте принимаем:

С₁= 1.5×*10 ³ Дж/кг*град;

t₁ = 80°С;

t₂ = 250°С.

Вт = 10,1 кВт

Тепловая мощность, потребляемая нагревателями материального цилиндра инжекционного узла (N_расч) рассчитывается по формуле (22), тогда:

Вт

Неравенство (20) выполняется:

Таким образом, мощность нагревательных элементов выбранного ТПА достаточна для расплавления и гомогенизации гранул ABS

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

---

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: