Способ регулирования температурного режима

 

Использование: при обработке пластмасс для регулирования температурного режима на поверхностях рабочих органов полимерного оборудования. Сущность изобретения: вначале температуры обоих теплоносителей уравнивают. Раздельно подают теплоносители по теплообменным каналам. Смешивают теплоносители между собой и продолжают подачу смешанной жидкости по теплообменным каналам. 2 ил.

CGIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я В 29 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4906367/05 (22) 31,01.91 (46) 30,04.93. Бюл. М 16 (75) В,П,Баско и И.В.Геренрот (56) Авторское свидетельство СССР

N. 260149, кл. В 29 В 13/02, 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 126498, кл. В 01 J 8/06, 1960. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА

Изобретение относится к области переработки пластмасс, в частности к средствам теплоснабжения машин, и может быть использовано для формирования требуемых температурных полей в формующих головках, валках и других рабочих органах полимерного оборудования при получении одно и многослойных пленок, листов, труб и выдувных изделий, Цель изобретения — обеспечение оптимального распределения температуры на поверхностях рабочих органов полимерного оборудования.

На фиг,1 схематически изображено устройство (валок), реализующее заявляемый способ, с зпюрой распределейия температуры вдоль образующей бочки валка; на фиг.2. — формующая головка для получения двухслойной полимерной заготовки методом экструзии.

Устройство (фиг.1) состоит из бочки 1 валка, часть развертки которой разрезана на уровне каналов для теплоносителя, подводящих трубопроводов 2, 3 для подачи двух разнородных теплоносителей Т1 и Т2, теплообменника 4 для уравнивания температуры разнородных теплоносителей, входных

„„5U„„1812114 А1 (57) Использование: при обработке пластмасс для регулирования температурного режима на поверхностях рабочих органов полимерного оборудования. Сущность изобретения: вначале температуры обоих теплоносителей уравнивают. Раздельно подают теплоносители по теплообменным каналам. Смешивают теплоносители между собой и продолжают подачу смешанной жидкости по теплообменным каналам, 2 ил. коллекторов 5 и 6, каналов для прокачивания теплоносителей через валок, выходного коллектора 7 и отводящего трубопровода

8. Каналы валка состоят из участков 9 раздельного течения теплоносителей, участков

10 смещения и участков 11 течения смеси.

Способ осуществляется следующим образом. Теплоносители Т1 и Т2, имеющие отрицательную теплоту смешения, раздельного разогреваются до определенной температуры и через трубопроводы 2, 3 подаются в теплообменник 4, где их температуры уравниваются с высокой точностью.

Из теплообмен ника теплоносители поступают вколлекторы 5,,6 и равномерно распределяясь, поступают в участки 9 раздельного течения каналов валка. При перемещении по этим участкам 9 температура теплоносителей Т1 и Т2 возрастает за счет теплообмена с валком. В результате смешения теплоносителей на участках 10 каналов температура смеси снижается до значения, приблизительно соответствующего температуре теплоносителей в коллекторах 5, 6.

При дальнейшем течении смеси по участкам .

11 каналов температура ее вновь возрастает до значения, приблизительно соответствую1812114 щего температуре теплоносителей на входе в участок смешения 10, Таким образом, мак симальный перепад температуры теплоносителя вдоль образующей бочки валка снижается приблизительно в два раза в сравнении с обычным прокачиванием теплоносителя вдоль сплошного каНала.

Рассмотрим валок для охлаждения листов из термопластов, получаемых методом .экструзии. Расплав термопласта в форме листа поступает из формующей головки червячного экструдера на наружную поверхность. вращающегося валка, и отдавая ему теплоту, охлаждается. При этом для обеспечения постоянной температуры валка требуется его интенсивное внутреннее охлаждение, осуществляемое путем прокачивания теплоносителя через каналы диаметром d = 0,01 м, расположенные равномерно в бочке валка вдоль его образующей.

Размерные и физико-химические свойства получаемого листа определяются равномерностью температурного поля на рабочей поверхности валка. Перепады температур на этой поверхности не должны превышать 2 С при заданном значении.температуры поверхности 120 C и длине рабочей части бочки валка L - 1,6 м.

Рассмотрим, на сколько увеличится температура теплоносителя, например, перегретой воды, при прокачивании ее по одному из каналов с объемной подачей Ов =

=7,2 л/мин - 1,2 10 4 м /с. При перепаде температур между каналом валка и перегретой водой Лt-10 С и характерном коэффициенте теплоотдачи от поверхности канала к воде и - 2600 Вт/(м : С) отводимый тепловой поток будет равен

Рв = Q S Ь t = 2600 х 0,05024 х 10 =

=1306 Вт, г е S - ë d L - 3,14 . 0,01 1,6 = 0,05024 м — поверхность канала.

Перепад температуры воды нэ входе и выходе канала составит

44 =

Рв

Ge Св ре — 2,98 С, 1,2 1(Г х 3840 х 951 где Ge 3840 Дж/(кг С) и pe=951 кг/м соответственно удельная теплоемкость и удельная масса перегретой воды при темпе-. ратуре 1100C.

Учитывая высокий коэффициент теплоотдачи от поверхности канала к воде, следует ожидать такого же перепада температур и на рабочей поверхности валка, Это превышает допустимый по технологическим требованиям перепад температур. Для реализации заявляемого способа рассмотрим в качестве теплоносителей Т1 и Т2; например, перегретую воду и этиловый спирт, подаваемые в валок при температуре 110 С.

5 Можно считать, что на участках раздельного течения 9 и течения смеси 11 рост температуры теплоносителей вдоль образующей валка происходит аналогично тому, как это было рассчитано ранее для сплошного канэ"0 ла. Как следует из приведенного выше справочника (стр.13), вода и этиловый спирт при температуре 110 С (383 К) имеют положительную энтальпию смешения Н, что соответствует эндотермическому эффекту. При

15 концентрации этилового спирта в получаемой смеси х = 11,89 мольных процента при указанной температуре имеем Л Н = 145,4

Дж/моль. Укаэанное значение концентрации смеси х означает смвшивание воды и

20 спирта в весовой пропорции 3:1. Далее определяем, что для максимально близких к выбранным значений концентрации и температуры смеси ее мольная теплоемкость составляет Ср = 96 Дж/(моль К). В реэуль25 тате определяем, что при смешении этих компонентов в указанной пропорции температура смеси снизится нэ участке 10 относительно температуры исходных компонентов на

Д ЛН 145 1 51оС

Ср 96

На фиг.1 показано изменение температуры теплоносителя вдоль образующей бочки валка при прокачивании его по

35 сплошному каналу (сплошная линия) и при смешении укаэанных теплоносителей в случае реализации заявляемого способа (штриховая линия). Как видно из эпюры, перепад температуры теплоносителя, а значит и тем- .

40 пературы на рабочей поверхности валка, в последнем случае составляет 1,5 С, что удовлетворяет технологическим требованиям и обеспечивает требуемое качество пол- . учаемых иэделий. Полученную смесь

45 (раствор спирта в воде) используют для других технологических нужд производства.

При необходимости, смешение теплоносителей можно производить поэтапно на нескольких отдельных участках смешения, 50 что обеспечит.еще большую равномерность температурного поля рабочего органа, например, валка.

В качестве второго примера реализации зая вляемого способа рассмотрим устройство для получения двухслойной заготовки из пластмасс методом экструзии, схема которого представлена на фиг.2. Оно включает два червячных экструдера 12 и 13, выдавливающих расплавы полимеров А и В в кольцевые камеры 14 и 15 осесимметричной

1812114 экструзионной головки 16. Из кольцевых камер 14 и 15 расплавы полимеров поступают пературы исходных компонентов. В результате теплообмена между смесью теплоносив участок совместного течения 17, где происходит их слияние с образованием двухслойной заготовки, приобретающей в дальнейшем форму готового изделия с использованием метода раздува. Качество готового изделия в значительной мере телей и прилегающими поверхностными слоями потоков расплава полимеров А и В происходит разогрев последних непосредственно перед слиянием и обеспечивается хорошая межслойная адгеэия в получаемой заготовке, При этом температурное поле оспользованием заявляемого способа лоноситель подают по теплообменным катеплоснабжения, Для этого два разнород- налам и смешивают его с дополнительным ных теплоносителя Т3 и Т4 с положительной жидким теплоносителем, о т л и ч à ю щ и йтеплотой смешения доводят до заданной 35 с я тем, что. с целью оптимального распретемпературы, пропускают через уравниваю- деления температуры На поверхностях ращий теплообменник 19 и подают в спираль- бочих органов полимерного оборудования, ные периферийные теплообменные каналы сначала температуры обоих теплоносителей головки 20 и 21, благодаря чему поддержи-: уравнивают, а затем одновременно развается заданная температура массива голо-. 40 дельно подают по части теплообменных кавки 16. После раздельного прохождения этих теплоносителей s каналах 20 и 21 они налов основной теплоноситель. à по другой части теплообменных каналов — дополнипо специальным сверлениям 22 и 23 посту- . тельный теплоноситель, смешивают их попают в кольцевой канал 18, где происходит токи между Собой на ЗаданнОм участкЕ их смешение, сопровождающееся увеличе- 45 теплообменных каналов и отводят смешаннием температуры смеси относительно тем-. ную жидкость по последним. определяется ме>кслойной адгезией заго- тальной части головки не нарушается, что товки и равномерностью ее физико-химиче- 10 обеспечивает равномерность физико-химиских свойств. Эти . показатели ческихсвойств изделия. Отдав теплоту, полобеспечиваются равномерным температур- ученную в результате смешения, смесь ным полем по всему объему головки, кроме теплоносителей выводится из канала 18 чеучастка слияния потоков расплавов, где резсверление 24, отводящий трубопровод температуру прилегающих друг к другу по- 15 25 и используется для других технологичеверхностных слоев потоков непосредствен- . ских нужд. но перед их соединением нужно увеличить В случае необходимости регулировать для улучшения адгезии. Для этого необхо- профиль температур головки в районе димо повысить температуру внутреннего кольцевого канала 18; а следовательно, и участка головки в районе ее кольцевого ка- 20 степень разогрева прйлегающих поверхнонала 18 оставив неизменным температур- cTHblx слоев потоков расплава, изменяют ное поле остального массива. Подать температуру смеси теплоносителей в канатеплоносительсповышеннойтемпературой. ле, что достигается изменением Ее конценв канал 18 не представляется возможным, трации. При этом изменяют объемную т,к. в этом случае будет нарушена симмет- 25 подачу по меньшей мере одного изтеплонориятемпературно поля периферийной ча- .. сителей, либо, если теплоноситель предсти головки. Размещение в районе канала ставляет собой раствор, то концентрацию

18 других источников энергии крайне за- этого раствора. труднено из-за невозможности сборки. . . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Приемлемое техническое решение мо- 30 Способ регулирования температурного жет быть получено в данном случае:с ис-. режима, при котором основной жидкий теп1812114

7 фиг.1

Составитель Е.Кригер

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор Е.Папп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1554 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5