ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили спроектировать линию для производства резиновых нитей из латекса диаметром до 0,6 мм, включающую в себя, помимо рассчитанного оборудования, систему дозирования и оборудование для получения лент из нитей, показанную на рис. 5.1.

В данной главе рассмотрены также вопросы отложения латексного геля в подводящей системе трубопроводов, эксплуатационной надежности разработанной линии и расчет оптимальной численности обслуживающего персонала.

Система дозирования латекса

При изготовлении резиновых нитей из латекса традиционным методом выдавливания его в ванну с коагулянтом используется система дозирования (рис. 5.1), включающая в себя бачок с латексной смесью, емкости, регулировочный клапан, механизмы весов и подъема емкостей. Эта система довольно сложна и требует повышенного внимания.

Предлагаемая система управления работой дозатора использует только гидродинамику потоков и состоит из емкости для латексной смеси и насоса, который ее в них подает.

Рис. 5.1. Технологическая схема разработанной линии для изготовления резиновых нитей из латекс:

• 1 - бачок с латексной смесью; 2 - ванна с кислотой; 3 - ванна с глицерином;
• 4 - ванна с водой; 5 - латексная нить; 6 — каландр; 7 - сушилка; 8 - намотка

Объемная производительность линии изготовления резиновых нитей из латекса при нормальной работоспособности коллектора с фильерами будет определяться равенством

Q = nvf, (5.1.1)

где п - число фильер; v - скорость вытекающей из фильеры струи латексной смеси; f - сечение фильеры.

Скорость вытекающей из фильеры струи определим уравнением [59]

v = (5.1.2)

где Н - напор; g - ускорение свободного падения тел; ц - коэффициент расхода.

Подставим (5.1.2) в (5.1.1)

Q = [xfn^2gH . (5.1.3)

При работе линии латексная смесь из емкости расходуется через фильеры, а в емкость подается насосом. Изменение напора описывается уравнением [65]

~=^(е„-в), (5.1.4)

dx F

где Т — время; F - сечение емкости; Q_H - подача насоса.

Подставим в (5.1.4) значение Q из (5.1.3)

(5.1.5) dx F F

Введем обозначения

^=к, &^=ь.

F

Тогда (5.1.5) запишется в виде

— = КО_п -КЬп4н dx ^н

или

— + KbnH^x/2 =KQ_H . (5.1.6)

dx

Выражение (5.1.6) является линейным неоднородным дифференциальным уравнением. Чтобы его решить, сначала выделим однородное уравнение

• ——+ А7>и№^/2 = 0. dx
• (5.1.7)
• (5.1.8)

Разделим переменные

H~^x/2dH = -Kbndx.

После интегрирования получим

_Я1/2₌_^«_{Т + С}

2

Считая с функцией от т, подберем ее так, чтобы уравнение (5.1.8) удовлетворяло (5.1.6). Для этого продифференцируем (5.1.8):

• 1 _rr__]/2 dH Kbn de
• —Н --=--т + —
• 2 dx 2 dx

или

— = 2Я^1/2 f- — + — 1 (5.1.9)

dx 2 dx)

Подставим (5.1.9) в (5.1.6) и получим

• 2Я¹'²Г-^₊*'|₊^_{ян¹² =KQn.}
• 1 2 dx) ^н

Разделим на 2 Н^1/2

_Kbn_₊d_L+Kbn ₌ \__KH^_Q

2 dx 2 2

^ = ±KH~'^,2Q„. (5.1.10)

dx 2

После интегрирования (5.1.10) имеем

c = ^H-'^l2Q,_tx + A, (5.1.11)

где А - произвольная постоянная.

Для ее определения из (5.1.11) значение с в (5.1.8)

_я1/2=_хл»_т+^_я__|/2 2 2 ^н

При т = О, Н = Н_о. Тогда А = Н^¹.

_HM2₌_K^__X^^_H-V2_{&X + H}^ ₍₅₁₁₂₎

Умножим (5.1.12) на Н^1/2 и сделаем преобразования

н-н'’²( H'J² - = 0.

I 2 ) 2

Произведем замену

H'^l2=z, H=z²,(h'^,2- — x} = M, —Qt = N.

Ч 2 ) 2 “

Тогда имеем уравнение

z²-zM-N = 0. (5.1.13)

Решением уравнения (5.1.13) будет

M±>/m²+4N

Действительным будут положительные корни.

Окончательно имеем

Г 0-1/2 КЬп С 1/2 КЬп У

^но--—^т ±1 ^но--—т +2?2_нт

Н'¹²А--------² / . (5.1.14)

Уравнение (5.1.14) описывает изменение уровня в емкости при работе коллектора фильер.

Время паузы т_п в работе насоса определим из условий истечения латексной смеси при переменном напоре. За бесконечно малый промежуток времени dx через фильеры вытекает объем латексной смеси

dq = vfndx = y.y]2gh fn -dx = bnH^xl2 dx (5.1.15)

и уровень в емкости упадет на величину dH, а объем

dq = -FdH.

(5.1.16)

Из равенств (5.1.15) и (5.1.16)

F dH bn Н^т '

Проинтегрируем (5.1.17) в пределах изменения напора от Н до Н_о:

bn J bn ^{v 07}

(5.1.17)

Используя уравнения (5.1.14) и (5.1.17) при заданных конструктивных и технологических параметрах, можно рассчитать циклограмму работы насоса. Заложенная в память микропроцессора, она будет выполнять роль автоматического управления работой дозатора в линии изготовления резиновых нитей из латекса. Для перекачивания латекса наиболее целесообразным является использование одновинтовых насосов небольших подач. При этом намного облегчается разборка и чистка такого насоса от отложившегося геля на его внутренней поверхности. На рисунке 5.2 представлены циклограммы для различных Q_H и диаметра фильеры d = 1,2 мм на основе данных, приведенных ниже.

Расход латексной смеси при работе п = 300 фильер при максимальном диаметре d = 1,2-10 ³ м и скорости v = 0,2 м/с:

Q =—300v= ³’¹⁴^^1,2'¹⁰ • 300• 0,2 = 0,57 10~⁴ м³/с.

4 4

Рис. 5.2. Циклограмма работы насоса дозатора:

1 - Q„ = 0,74-10 ⁴ м³/с; 2 - Q_H = 0,63-10 ⁴ м³/с

Объем бака латексной смеси для часовой непрерывной работы

V = О т = 0,57 • 10"⁴ • 3600 = 0,2 м³.

Обычно бак выполняется в виде цилиндрической емкости, которую можно оптимизировать по критерию минимальной поверхности [12]. В этом случае диаметр бака D и его высота h определяются соотношением:

fl о 2

= 2з—-— = 0,64 м.

V 2-3,14

Подача насоса должна быть больше расхода латексной смеси в_к>в,-

Q„ = (1,1 +1,3) Q„ = (1,1 +1,3) ? 0,57 ? 10^-4 = 0,63 ? 1О^-4 ? 0,74 ? 10^-4 м’/с.

Сечение бака

„ тгО² 3,14-0,64² _п„ ₂

4 4

b = = 0,05 • 4,52 • 1О^-6^ 2-9,81 = 1 • 10^-6,

где

• 3,14.(1,2.10-²)²₌₁₀__6м,
• 4 4

₌ 3,144.10".300 _{= 10}_₄

2 2

где К = — = — = 3,12 м^-2, Я_о = 1 м.

F 0,32

Время паузы в работе насоса

- при ?)_н =0,74 10^-4 м³/с

г„,_|^(^-Ж) = _Т^^<^-^) = 53с;

- при 0_Н = 0,63 10^-4 м³/с

_Ч2^(^-_лК) = _Г^^да-^) = 44с.