 | МИНИСТЕРСТВО НАУКИ и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Факультет Инженерно-технологический
Кафедра «Химия и технология полимерных и композиционных материалов»
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
по дисциплине «ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И РАСЧЕТЫ ПРИ ЭКСТРУЗИИ»
Расчет характеристик червяка и головки
Задание выдал
Дюльдина Мария Владимировна
« 5 » апреля 2023
Задание принял к исполнению студент
Муравлев Дмитрий Витальевич
« 5 » апреля 2023
САМАРА 2023 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕРВЯКА ДЛЯ РАЗЛИЧНОГО ЧИСЛА ОБОРОТОВ ШНЕКА
Рассчитать эффективные скорости и вязкости для P=0 и P=20 МПа при числе оборотов шнека 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120 об/мин. Если средний диаметр шнека dср=9 см, глубина нарезки шнека h=0,498 см,
=0,027 см.Характеристика червяка – это зависимость между его производительностью, числом оборотов шнека и давлением, развиваемым в экструдере.
Характеристика головки – это зависимость между производительностью головки и давлением в экструдере.
Если в первом случае характеристика червяка будет изображаться прямыми линиями под разным углом, то во втором случае эта зависимость будет выглядеть как ветвь параболы. Точки пересечения этих характеристик и будут рабочими точками экструдера, т.е. они указывают на оптимальную производительность для конкретного давления в экструдере.
где
– частота вращения шнека;
– коэффициенты, зависящие от геометрических параметров шнека;
– средняя вязкость расплава в межвитковом пространстве шнека;
– средняя вязкость расплава в зазоре, между гребнем шнека; – вязкость расплава в головке;
давление на выходе из шнека, в конце зоны дозирования.
; (1.2)
(1.3) 
. (1.4) 1) При P=0 (экструдер работает как дозатор без головки, без сопротивления при наличии только прямого потока);
(1.5)2) При P=20 МПа (экструдер работает в условиях прямого, обратного и потока утечек).
(1.6)
(1.7)Для n=15 об/мин:
Для n=30 об/мин:
Для n=45 об/мин:
Для n=60 об/мин:
Для n=75 об/мин:
Для n=90 об/мин:
Для n=105 об/мин:
Для n=120 об/мин:
Полученные данные сведем в таблицу.
Результаты сведем в таблицу 1.
Таблица 1
Сводная таблица
| Парам.\ n | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 | 90 | 105 | 120 |
| ε1, с-1 | 14,2 | 28,4 | 42,5 | 56,7 | 70,9 | 85,1 | 99,3 | 113,5 |
| ε2, с-1 | 261,8 | 523,3 | 785 | 1046,6 | 1308,3 | 1570 | 1831,6 | 2093,3 |
| η1, Па·с | 5802,4 | 3608,9 | 2716,9 | 2222,6 | 1900,8 | 1672,7 | 1501,46 | 1367,4 |
| η2, Па·с | 685,1 | 434,0 | 329,4 | 271,0 | 232,8 | 205,6 | 185,1 | 169,1 |
| QP=0 | 6,4 | 12,9 | 19,3 | 25,7 | 32,1 | 38,6 | 44,9 | 51,4 |
| QP=20 | 2,5 | 6,5 | 10,9 | 15,4 | 20,1 | 24,9 | 29,8 | 34,7 |
Построим график зависимости Q от P (при различных n) (рис.1).
Рисунок 1. График зависимости Q от P(при различных n)
2. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ГОЛОВКИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКОВ
В основе расчета головки лежит следующая методика:
Разбиваем головку условно на участки, задаемся значениями производительности Q 1=10 см3/с, Q 2=30 см3/с, Q 3=50 см3/с.
Пусть головка состоит из следующих участков:
1) фильтрующая сетка перед головкой; решетка;
2) конический круглый канал;
3) цилиндрический круглый канал;
4) цилиндрический кольцевой канал;
5) конический кольцевой канал расходящийся;
6) цилиндрический кольцевой канал.
Фильтрующая сетка перед головкой, решетка.
Отверстия: 448 шт.
Диаметр отверстий: 0,3 см
Толщина фильтрующего элемента: 3,5 см.
η = f(ε,Т) (2.2)
η = 23750 ∙ (ε)0,34-1 (2.4)
Т = 160°С
Расчет:
Участок 1:
Участок 2 (круглый конический канал):
Участок 3 (круглый цилиндрический участок):
Участок 4 (кольцевой цилиндрический участок):
Участок 5 (конический кольцевой канал сходящийся):
3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ ТОЧЕК ЭКСТРУДЕРА
Построить рафик зависимости производительности экструдера от давления в головке и числа оборотов шнека (рис.2).
Рисунок 2. График зависимости производительности экструдера от давления в головке и числа оборотов шнека
Значения параметров рабочих точек сводим в табл. 2.
Таблица 2
Параметры рабочих точек
| № точки (число об/мин) | Р, МПа | Q, см3/с |
| Т1 (15 об/мин) | 3,8 | 5,5 |
| Т2 (30 об/мин) | 5,4 | 11 |
| Т3 (45 об/мин) | 6,4 | 16,5 |
| Т4 (60 об/мин) | 7,0 | 21,5 |
| Т5 (75 об/мин) | 7,8 | 27,5 |
| Т6 (90 об/мин) | 8,4 | 33 |
| Т7 (105 об/мин) | 9,0 | 38 |
| Т8 (120 об/мин) | 9,4 | 43,5 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам расчета характеристик червяка при разных оборотах шнека и характеристики головки для различных участков был построены график зависимости производительности экструдера от давления в головке и числа оборотов шнека, по которому определяют рабочие точки экструдера. Рабочие точки экструдера позволяют определить лучшую производительность экструдера при определённом вращении шнека.