Совершенствование технологии изготовления вкладыш-пустотообразователя на основе полипропилена
2.4 Расчет энергетических затрат на технологические нужды
2.4 1 Тепловой расчет бункера с сушкой материала в токе горячего воздуха
Расход тепла на подогрев материала:
(135*1,93* (100-20)) /3600 = 5,79 кВт, где
135 - пластикационная производительность ТПА, кг/ч; 1,93 - теплоемкость материала, кДж/кг 0С; 100 - температура конечная, 0С; 20 - начальная температура, 0С.
Расход тепла с учетом потерь 20%:
5,79*1,2 = 6,95 кВт.
Удельный расход тепла: 6,95/16,8 = 0,414 кВт*ч/кг
2.4.2 Тепловой расчет ТПА
Мощность нагревателя определяется по уравнению:
Nнагр = Nц+ Nпот+ Nохл - Nмех, где
Nц - мощность для нагревания полимера в цилиндре, Вт; Nпот - тепловые потери с поверхности цилиндра, Вт; Nохл - мощность на нагрев охлаждающей воды в червяке и в цилиндре, Вт; Nмех - тепловыделение за счет механической работы червяка, Вт.
Nмех = 3,2*10-4 Q Cn (T2-T1) = 3,2*10-4 18,9*7,1* (260-220) = 0,00045 Вт,
где
Q - пластикационная производительность ТПА, кг/ч;
Cn - удельная теплоемкость полимера, кДж/кг 0С;
T1, T2 - температура полимера в зоне загрузки и в зоне дозирования соответственно, 0С [17,24,25].
Nц = Q Cn (T2-T1) 1/3600 = 135*7,1* (260-220) *1/3600 = 10,65 Вт, где
Q - пластикационная производительность ТПА, кг/ч; [26].
Nпот = F = (9,74+0,07*25) 25*0,0145 = 4,165 Вт, где
F - площадь наружной поверхности цилиндра, м2;
- разность температур наружной поверхности теплоизоляции цилиндра и окружающего воздуха, К [24].
- коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м2К, = 9,74+0,07.
Nохл = = 0,0694*4180* (20-15) = 1,45 кВт, где
расход охлаждающей воды;
теплоемкость воды, кДж/кг 0С;
разность температур между конечной и начальной температурой охлаждающей воды, К [20].
Nнагр = 10,65+1,45+4,165-0,00045 = 1464,8 Вт =1,5 кВт.
Расчетная мощность нагревателя не должна превышать фактической, принятой для машины:
NфактNрасч
10,3кВт 1,5кВт.
Удельный расход тепла в ТПА:
10,3/18,9 = 0,5 кВт ч/кг продукта.
2.4.3 Тепловой расчет экструдера
Nнагр = Nц+ Nпот+ Nохл - Nмех
Nмех = 3,2*10-4 Q Cn (T2-T1) = 3,2*10-4 *150*1,93* (218-150) = 1,75 Вт [20].
Nц = Q Cn (T2-T1) 1/3600 = 150*1,93* (218-150) *1/3600 = 5468,33 Вт.
Nохл = = 0,07*4180* (22-15) = 2048,2 Вт.
Nпот = F = (9,74+0,07*25) * (45-20) *0,385 = 110,6 Вт.
Nнагр = 5468,3+110,6+2050-1,75 = 7,6 кВт.
NфактNрасч
32 кВт 7,6 кВт.
Удельный расход тепла в экструдере: 32/16,8 = 1905 Вт ч/кг продукта [25].
2.4.4 Тепловой расчет гранулятора
Тепло, расходуемое на нагрев охлаждающей воды, находится так:
Nохл = = 40*103*4180* (50-20) = 464 кВт, где
расход охлаждающей воды;
теплоемкость воды, кДж/кг 0С; [30]
разность температур между конечной и начальной температурой охлаждающей воды, К.
Удельный расход тепла в грануляторе: 464/16,8 = 27,6 кВт ч/кг продукта. [25].
2.4.5 Тепловой расчет барабанной сушилки
Исходные данные:
Максимальная производительность, кг/ч - 600;
Конечная влажность продукта, % - 0,1;
Начальная влажность продукта, % - 20;
Температура воздуха, 0С - 20;
Относительная влажность, % - 60;
Барометрическое давление, мм. рт. ст. - 745;
Температура воздуха на входе в барабан, 0С - 120;
Температура воздуха на выходе из барабан, 0С - 60;
Потери тепла, % - 8.
Расчет
Расход воздуха:
расход поступающего на сушку материала, кг/ч;
начальная и конечная влажность материала, % масс.
Количество высушенного материала:
Расход тепла на подогрев материала:
где
средняя удельная теплоемкость материала, кДж/кг 0С; [30]
начальная и конечная температура материала, 0С.
влагосодержание воздуха на входе и выходе х1 и х2:
по справочнику находим при температуре воздуха
где
парциальное давление насыщенного пара при 200С, Па.
парциальное давление водяных паров при 200С, Па.
общее давление, Па.
Расчет сухого воздуха:
где
W - количество испаряемой влаги.
Удельный расход воздуха:
[30]
Количество тепла, подводимого в калорифер, определяется по формуле:
где
I0, I1 - теплосодержание воздуха до калорифера и после него, Дж/кг. [30]