Охлаждение экструдера. Расчёт системы охлаждения экструдера.

Для расчёта понадобится четыре параметра:

  • производительность экструдера, кг/час;
  • удельная теплоёмкость материала (кДж/кг*0С);
  • температура начальная - температура материала в формовочной головке (0С);
  • температура конечная (0С);

Воспользуемся формулой:

N = m/t*c∆T
    Где:
  • m-масса (кг);
  • t-время за которое перерабатывается указанная масса (час);
  • c - удельная теплоёмкость (Дж/кг*0С);
  • ΔT – разница между начальной и конечной температурой;

В результате расчёта мы получим необходимую мощность охлаждения экструдера или термопластавтомата с заданной производительностью.

Расчёт мощности охлаждения через массу и время охлаждения.
Масса охлаждаемого вещества, кг
Время за которое необходмо охладить, мин
Температура начальная, 0C
Температура конечная, 0C
Тип охлаждаемого вещества







Охлаждение экструдера. Пример расчёта.


Как рассчитать мощность необходимую для охлаждения экструдера?


Методика расчёта следующая:

Для того что бы понять какую энергию нужно отвести от экструдера давайте разберёмся, какие вообще тепловые процессы участвуют в работе экструдера.

В процессе обработки тепло с помощью нагревателей подводится к материалу до получения пластичной массы, которая увлекается спиральным шнеком, транспортируется к формующей головке и выдавливается через профилирующие отверстия.

Таким образом видно, что в процессе участвуют два источника тепла. Первый это нагреватели, нагревающие материал в процессе обработки и второй — это образование тепла в результате трения возникающего при прохождении материала по шнековому механизму. В общем случае эти два источника и сообщают тепловую энергию экструдеру.

Конечно, для полного понимания тепловых процессов в экструдере, необходимо учесть энергию, которая выделяется в процессе работы.

Материал, который выходит из экструдера, обычно, имеет температуру выше, чем материал загружаемый в экструдер, соответственно часть энергии, поступающей в экструдер уносится вместе с нагретым материалом. Другая часть энергии выделяется через корпус в результате теплообмена с окружающей средой.

В результате описанных выше тепловых процессов образуется разница между поступающей и выделяющейся энергией. Эту разницу и необходимо отвести с помощью охлаждающего устройства.

Представим поступавшую и выделяемую энергии в виде уравнения теплового баланса

Qнаг + Qтр = Qмат + Qп + Qохл

    Где:

  • Qнаг – энергия, поступающая от нагревателей;
  • Qтр – энергия выделяющаяся при трении материала о шнек и стенки шнековой камеры;
  • Qмат - энергия уносимая вместе с нагретым материалом;
  • Qохл – энергия которую необходимо отвести в процессе охлаждения.

Преобразуем формулу и получим:

Qохл = Qнаг + Qтр - Qп - Qмат

Определение мощности нагрева ни каких сложностей не представляет. Эти данные мы берём из руководства по эксплуатации экструдера, а вот определение теплоты, выделяемой при трении, наверняка возникнут проблемы. Точный расчёт зависит от геометрических размеров шнека, профиля спирали, вязкости материала и ещё от нескольких параметров, определение которых не простая задача.

Как же определить необходимые нам значения, а именно как определить мощность охлаждения?

Возвращаясь к формуле, видим, что:

Qнаг + Qтр - Qп

- та энергия, которая сообщается материалу в процессе экструдирования, соответственно, зная расход, начальную температуру и температуру материала на выходе мы можем рассчитать ту энергию которую необходимо удалить с помощью охлаждающей воды.