Производительность самоочищающихся экструдеров

Для анализа работы двухшнекового экструдера необходимо знать распределение потоков утечек перерабатываемого материала в С-образных секциях и зазорах зацепления шнеков. Причиной возникновения потоков утечек через указанные зазоры зацепления служит наличие градиента давления (др/ёг) вдоль винтового канала, являющегося результатом воздействия двух факторов: замыкания винтового канала сопрягающимися шнеками и сопротивления течению материала в формующем инструменте (фильере) [52].

Наличие потоков утечек через зазоры зацепления оказывает существенное влияние на процессы течения перерабатываемого материала, значительно снижая реальную производительность двухшнековых экструдеров. Автором работы [53] была предложена следующая формула для расчета производительности двухшнековых экструдеров, учитывающая потоки через зазоры зацепления шнеков и представляющая собой геометрическую сумму потоков:

где С)."'¹'* — максимальная производительность двухшнекового экструдера (без учета утечек); ()' — суммарный поток утечек из С-образных секций; ()_& — поток утечек через радиальный зазор 5 между поверхностями цилиндра и гребня (рис. 2.82)

Уравнение для расчета максимальной производительности двухшнекового экструдера без учета утечек было впервые предложено [54] в виде

где i — число заходов винтовой нарезки шнека; N — частота вращения шнеков; Д /?, а — наружный диаметр, глубина и угол подъема винтового канала шнека соответственно; а' — угол перекрытия, определяемый по формуле

Суммарный поток утечек из С-образных секций рассчитывается по формуле

где Р_(Г /С С — коэффициенты, учитывающие влияние боковых стенок и кривизны винтового канала на течение жидкости. Они рассчитываются по следующим формулам:

где Д И, IV, ?, г, е, а — наружный диаметр, глубина и ширина винтового канала, число заходов, ширина гребня и угол наклона винтового канала соответственно.

где р5₍₎ — эффективная вязкость в боковом зазоре; р8₍₎ — эффективная вязкость в валковом зазоре; I — длина винтового канала

Рис. 2.82. Распределение потоков перерабатываемого материала в двухшнековом экструдере

с однонаправленным вращением шнеков

• 2.5. Зацепляющиеся однонаправленно вращающиеся шнеки
• К)

сл шнека; / — длина межвалкового зазора (находится экспериментально); 5₀ — валковый зазор; 5 — боковой зазор у стенок шнека; А₍ и А., — радиусы выступа нарезки и сердечника шнека; со — угловая скорость шнека (рис. 2.83).

Рис. 2.83. К расчетам процессов течения в межвалковом (а) и боковом (б) зазорах зацепления шнеков

где А — расстояние между осями шнеков

Далее определяем поток утечек через радиальный зазор 5 между поверхностью цилиндра и гребня нарезки:

где I — длина зоны выдавливания по оси шнека; Ар — перепад давления в головке; р₈ — эффективная вязкость расплава в кольцевом (радиальном) зазоре, рассчитываемая по скорости сдвига у = лО/8.

Таким образом, окончательный вид уравнения для расчета производительности самоочищающихся двухшнековых экструдеров с однонаправленным вращением шнеков принимает следующий вид: