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 d_ср=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.

R_н - наружный диаметр канала;

R_вн - внутренний диаметр канала;

L – длина канала.

R_н=1,2 см;

R_вн=0,16 см;

L=3,6 см.

;