Энергетический баланс самоочищающихся экструдеров

Для расчета необходимых при работе на самоочищающихся двухшнековых экструдерах технологических параметров процесса компаундирования, таких как производительность, мощность двигателя и системы нагрева и охлаждения используется ряд формул, основанных на уравнении энергобаланса процесса экструзии. Основные переменные данного уравнения приведены на рис.2.76.

Рис. 2.76. Схема энергобаланса двухшнекового экструдера

Уравнение энергобаланса процесса экструзии, выглядит следующим образом:

2. Двухшнековые экструдеры

где Р_п — энергия, передаваемая от редуктора на шнек, Дж; О количество теплоты, передаваемое от нагревательной системы на блок цилиндров экструдера, Дж; т — пропускная способность экструдера, кг/ч;

где /?_;, — энтальпия материала на входе в экструдер, к_А — энтальпия материала на выходе из экструдера; ДА — удельная энтальпия материала.

где с_;, — удельная теплоемкость материала при неизменном объеме ДжДкг-К); АТ — разница температур на входе и выходе из экструдера, К.

Таким образом, зная температуру перерабатываемого материала, можно рассчитать удельную энтальпию процесса переработки и соответственно ее повышение. Далее из уравнения (2.16) рассчитывается мощность привода Р, соответствующая заданной производительности (пропускной способности) экструдера т:

На рис. 2.77 приведена зависимость удельной энтальпии процесса компаундирования на двухшнековом экструдере от температуры процесса переработки для материалов различного типа.

Данная диаграмма позволяет рассчитать необходимую мощность привода в зависимости от типа материала и условий его переработки:

где ^— коэффициент полезного действия (КПД) мощности, при передаче крутящего момента от двигателя к редуктору т| = 0,8-0,9; Г|_г — КПД мощности, при передаче крутящего момента от редуктора на шнеки Г|_с = 0,95-0,97.

Рис. 2.77. Зависимость удельной энтальпии от температуры для различных типов полимеров

Тепловой баланс можно рассчитать по формуле

где ()₍ — количество теплоты, затраченное на охлаждение цилиндрового блока; ()" — количество теплоты, затраченное на нагрев цилиндрового блока; (2_г/ — количество теплоты, переданное материалу при диссипации крутящего момента от электродвигателя экструдера в процессе трения между материалом и шнеками экструдера.

где к — коэффициент теплопередачи; А — площадь поверхности корпуса со стороны расплава; Т — температура охлаждающего вещества (воды); Т — температура расплава.