Теоретическая основа занятия

Практическая работа 8

Тема занятия: Расчет производительности и мощности каландров, распорных усилий

Цель занятия: Расчет основных технических характеристик каландров – мощности, производительности, распорных усилий

 

Теоретическая основа занятия

Валковые машины представляют собой ряд массивных вра­щающихся валков, горизонтальные оси которых па­раллельны друг другу; причем валки приводятся во вращение от общего или раздельных электродвигателей через соответствую­щие передачи. Окружная скорость всех валков может быть одина­ковой или отношение в каждой паре валков, называемое фрик­цией, колеблется, в зависимости от назначения машины, в пре­делах от Р = 1:1 до Р = 3:1. Загружаемый на валки материал затягивается в зазор между ними, деформируется, прилипает к валкам и срезается с одного из них по окончании обработки.

В промышленности пластических масс валковые машины нахо­дят применение:

1) для интенсивного перемешивания, гомогенизации компонен­тов сырой смеси и пластикации (вальцы),

2) для получения листов или пленки из провальцованной (обработанной) массы многовалковые (каландры).

В производстве пластмасс преимущественно применяют вальцы с диаметром валков 400-650 мм при длине бочки 1000-1500 мм. Окружные скорости валков 20-35 м/мин; Фрикция - отношение окружных скоростей вал­ков. При нали­чии фрикции слой материала, выдавли­ваемый из зазора, стремится изогнуться в сторону тихоходного валка и налипает именно на этот валок. По­этому у вальцов циклического действия, требующих часто применения ручного труда при подрезке и съеме массы, меньшая скорость сообщается переднему валку, у которого расположено рабочее место вальцовщика.

1 Вязкость пасты, обрабатываемой на опытном каландре по формуле:

m = (Р_л×h_ол) / (2×U_л× r_л× l_л) [Н•с/см²]

Р_л – распорное усилие лабораторного валка, Н

h_{ол –} зазор между валками, см

U_л – окружная скорость лабор.валков, см/с

r_{л -} радиус валка, см.

l_л – ширина ленты на лабор.валках, см

2 Скорости сдвига для обоих каландров определяем по формулам:

S_л = (2×U_л) / h_ол [с^-1]

S_п = (2×U_п) / Н_оп [сек^-1]

Н_оп — минимальный зазор между валками, равный 0,75×Н_п , где Н_п – толщина ленты в см.

3 Критерии продолжительности сдвига для обоих каландров:

С_л = 1,73× С_п = 1,73×

Н_оп и h_ол – зазор между валками промышленного и лабораторного каландров, см

r_п и r_л – радиус валков, см.

4 Определяем вязкость материала на промышленном каландре, следующим образом:

а) Вначале по координатам m_л и S_Л (вязкость и скорость сдвига) находим точку 1 (рис.1). Через т.1 проводим линию, параллельную семейству кривых m.

б) Затем находим т.2 на пересечении прямой, проведённой через т.1, с абсциссой S_n, ордината которой даёт значение вязкости m_п промышленного каландра.

5 Находим поправочный коэффициент, равный отношению f_{S п} / f _Sл; масштабные коэффициенты f_Sn и f_Sл определяем по графику (рис.2) при продолжительности сдвига Сл и Сп (при пересечении с прямой на графике).

6 Величина распорных усилий между валками промышленного каландра:

Рп = (fsn / f_Sл)× (2×U_n×L_n×r_n× m_n / Н_оп) (н)

Un – окружная скорость промышленного каландра, в см/с.

Ln – ширина ленты промышленного каландра, в см;

r _п - радиус валков пром.каландра, см;

m_n - вязкость материала на пром.каландре, н×с/ см²

Н_оп – зазор между валками промышленного каландра, см.

7 Мощность, потребляемую одной парой валков промышленного каландра, составит:

N = 27×10^-4×P_п×U× Ö Н_оп: r (кВт)

Р_п - распорное усилие пром.каландра, в н;

U - окружная скорость пром.каландра, в м/с;

Н_оп - минимальный зазор между валками пром.каландра, в м;

г - радиус валка пром.каландра, в м.

8 Производительность каландра определяется по формуле:

G = ρ×Un×Hn×Ln×3600 (кг/час)

ρ — плотность материала, в кг/м³

U_n - окружная скорость пром.каландра, м/с

Н_п - толщина ленты пром.каландра, м

L_n - ширина ленты на пром.каландре, м

рисунок 1

10 2 3 4 5 10² 2 3 4 5 10³ 2 3 4 сек^-1

рисунок 2

С_п, С_л

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 0,11 0,13 0,15

Задача 1

Определить распорные усилия, мощность и производительность двухвалкового каландра, если его характеристики:

- диаметр валков каландра – 80 см,

- окружная скорость – 30 см/с,

- ширина ленты – 230 см,

- толщина ленты – 0,024 см,

- плотность материала – 920 кг/м³,

- температура обработки материала – 400^оК,

- минимальный зазор между валками – 0,018 см,

- коэффициент трения пасты по валку – 0,3.

Для определения вязкости пасты использован лабораторный каландр со следующими характеристиками:

- диаметр валков – 20 см,

- ширина ленты – 50 см,

- толщина ленты – 0,04 см,

- зазор между валками – 0,03 см,

- окружная скорость валков – 15 см/с,

- температура обработки – 400^оК,

- распорные усилия – 20 000 Н.

 

Задача 2

В соответствии с вариантами определить величины распорных усилий, мощности и производительности двухвалкового каландра, если его характеристики:

	материал	Диаметр валков, мм	Окружная скорость, м/мин	Ширина ленты, мм	Толщина ленты, мм	Плотность материала, кг/м3
	Винипласт
	Пресс-композиция К-15
	Пластикат ПВХ

Для определения вязкости пасты использован лабораторный (опытный) каландр с характеристиками:

Диаметр валков, см - 20

Ширина ленты, см - 50

Толщина ленты, см - 0,04

Зазор между валками, см - 0,03

Окружная скорость валков, см/с -15

Температура обработки, °К - 400

Распорное усилие, н - 20000

 

 

Контрольные вопросы для закрепления материала

1. общее представление о валковых машинах?

2. применение валковых машин в промышленности?

3. применение каландров в промышленности?

4. достоинства вальцов непрерывного действия?

5. дать определение Фрикции;

6. по каким признакам классифицируются каландры?

7. как классифицируются каландры по схеме размещения валков?

8. как классифицируются каландры по назначению?

9. как классифицируются каландры по количеству валков?

10 как классифицируются каландры по типу привода?

11 обработка на валках сырой резиновой смеси представляет собой процесс …?

12 как материал может подаваться на вальцы?

Практическое занятие 9

Тема занятия: Оборудование для получения вискозы

Цель занятия: Углубление и систематизация знаний по теме «Оборудование для получения прядильного раствора»; расчет производительности и количества установленного оборудования для ксантогенирования

 

Теоретическая основа

Ксантогенирование - называется обработка Щ.Ц. сероуглеродом для получения соединения — ксантогената целлю­лозы, способного растворяться в слабой щелочи и образовывать прядильный раствор – вискозу.

Технологические параметры этого процесса: время и температура ксантогенирования; величина вакуума внутри аппарата; удельный расход сероуглерода и равномерность его подачи по всей массе Щ.Ц.; степень отжима, структура и насыпной вес щелочной целлюлозы.

Требования к аппаратам:

- емкость, достаточную для загрузки и обработки соответствующей партии Щ.Ц. при коэф. заполнения аппарата 0,6—0,65;

- систему поверхностного темперирования аппаратуры, т.е. рубашки;

- систему надежного перемешивания продукта с отсутствием мертвых зон;

- системы для создания и сохранения вакуума;

- систему подачи сероугле­рода, для равно­мерного его распределение в аппарате;

- защитные противовзрывные устройства.

Аппараты, применяемые для ксантогенирования, разделяются на три группы.

1 Ксантатбарабаны (бараты), в которых проводится только ксантогенирование Щ.Ц., а последующий процесс раство­рения ксантогената осуществляется на другом оборудовании.

2 Вакуум-ксантатсмесители (кнеттеры), в которых по­следовательно проводится сначала процесс ксантогенирования, а затем процесс растворения с получением полностью растворенной вискозы.

3 Аппараты, в которых проводится процесс ксантогенирования и затем производится только предварительное растворение ксантогената, после чего образовавшаяся пульпа из комков ксантогената и щелочи передается для окончательного растворения на другое обо­рудование. К этой группе относятся: одномешалочные ксантогенаторы с овальным сечением корпуса; одномешалочные ксантогенаторы с бочкообразным корпусом и ксантогенаторы с цилиндрическим наклонным кор­пусом; аппараты типа ВА-1 с двумя коленчатыми валами.

 

Задача 1

Определить производительность ксантатбарабана в сутки, если:

цикл работы – 156 мин,

Количество загружаемой целлюлозы – 250 кг,

КПВ – 0,98

 

Задача 2

Определить необходимое число аппаратов для ксантогенирования, если в сутки перерабатывается 80т целлюлозы.

Вариант 1	Вариант 2
Загрузка одномешалочного ксантогенатора составляет: 1000 кг. Цикл работы – 160 мин. КПВ – 0,98	Загрузка аппарата ВА – 1350 кг целлюлозы. Цикл работы – 8 часов, КПВ – 0,98

Задача 3

За Х часов (минут) в аппарате производится У литров вискозы с содержанием А-целлюлозы 8 %.Определить количество аппаратов для производства 50 т/сут волокна, если расход товарной целлюлозы, состава: влаги – 10%, примесей – 2%, составляет 1,05 кг/кг волокна. Плотность вискозы – 1,12 г/см³.

Вариант	Тип аппарата	Цикл работы Х	партия У
	Вакуум-ксантатсмеситель	5 час	12500л
	Аппарат ВА -1	6 час	13000л
	Одномешалочный ксантогенатор (с цилиндрическим наклонным корпусом)	160 мин	19000л
	Аппарат ВА – 2 (с овальным корпусом)	160 мин	20000л

Контрольные вопросы для закрепления материала

1 Дать определение ксантогенирования?

2 Какую жидкость применяют для ксантогенирования щелочной целлюлозы?

3 ПДК сероуглерода в рабочей зоне?

4 Причины взрывов паров СS₂ внутри аппаратов?

5 Меры, препятствующие возникновению опасной ситуации в цехе?

6 Технологические параметры процесса?

7 Требования к аппаратам?

8 Перечислите аппараты, применяемые для ксантогенирования.