Тема 4. расчет характеристик червяка и головки
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) При P=0 (экструдер работает как дозатор без головки, без сопротивления при наличии только прямого потока).
2) При P=20 МПа (экструдер работает в условиях прямого, обратного и потока утечек).
Задача 4.1.
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.
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.
15 об/мин | 30 об/мин | 45 об/мин | 60 об/мин | 75 об/мин | 90 об/мин | 105 об/мин | 120 об/мин | ||
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 14,187 261,67 5862,13 695,37 6,428 2,523 | 28,373 523,33 3608,65 434,03 12,855 7,44 | 42,56 785 2716,92 329,44 19,2825 10,8725 | 56,75 1046,67 2221,28 270,91 25,71 15,43 | 70,93 1308,33 1900,19 232,766 32,138 20,121 | 85,12 1570 1672,46 205,63 38,565 24,92 | 99,307 1831,67 1501,387 185,16 644,99 29,79 | 113,494 1093,33 1367,41 169,09 51,42 34,42 |
Построим график зависимости Q от P ( при различных n)
Расчет характеристик головки. Определение рабочих точек экструдера.
Головки имеют следующие участки:
1. Конические, конические кольцевые участки.
2. Цилиндрические кольцевые участки.
3. Круглые цилиндрические участки.
4. Круглые конические участки.
5. Плоские щелевые участки.
6. Конические кольцевые с конической щелью.
Перед головкой имеется фильтрующая сетка и решетка. Сама головка имеет до 6 участков. Для каждого участка рассчитывается коэффициенты сопротивления или коэффициенты формы; падение давления на участке; скорость сдвига и т.п.
1 – фильтрующая сетка;
2 – решетка;
3 – конический, кольцевой канал (расширяющийся);
4 – цилиндрический, кольцевой канал;
5 – конический, кольцевой канал (сужающийся);
6 – цилиндрический, кольцевой канал.
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.
Первый участок – решетка
Число отверстий 448, диаметр их 0,3 см, толщина фильтрующего элемента 3,5 см.
;
;
;
2. Конический круглый канал.
D=3 см;
d=1,5 см;
L – длина участка;
L=3 см.
Для этого участка определяется по формуле:
Цилиндрический участок.
d=1,5 см;
l=7,3 см.
Круглый кольцевой канал.
Rн - наружный диаметр канала;
Rвн - внутренний диаметр канала;
L – длина канала.
Rн=1,2 см;
Rвн=0,16 см;
L=3,6 см.
;