Способ регулирования температурного режима

С 0103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1812 9) .сЫ 29 В 13/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАТУРНОГО РЕЖИМА СССР967,СССР60.ИЯ ТЕМПЕРА 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 Т 1 и Т 2, теплообменника 4 для уравнивания температуры разнородных теплоносителей, входных(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 прокачива- щ ния 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. БСпособ осуществляется следующим образом. Теплоносители Т 1 и Т 2, имеющие отрицательную теплоту смешения, раздельного разогреваются до определенной температуры и через трубопроводы 2, 3ф подаются в теплообменник 4, где их темпе-, 1 Я ратуры уравниваются с высокой точностьюъ Изтеплообменникатеплоносители поступа- а ют в коллекторы 5, 6 и равномерно распре-, ф деляясь, поступают в участки 9 раздельного течения каналов валка. При перемещении по этим участкам 9 температура теплоносителей Т 1 и Т 2 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 соответствующего температуре теплоносителей на входев участок смешения 10, Таким образом, мак- симальный перепад температуры теплоносителя вдоль образующей бочки валкаснижается приблизительно в два раза всравнении с обычным прокачиванием теплоносителя вдоль сплошного каНала.Рассмотрим валок для охлаждения листов из термопластов, получаемых методом.экструзии. Расплав термопласта в формелиста поступает из формующей головки червячного экструдера на наружную поверхность вращающегося валка, и отдавая емутеплоту, охлаждается. При этом для обеспечения постоянной температуры валка требуется его интенсивное внутреннееохлаждение, осуществляемое путем прокачивания теплоносителя через каналы диаметром б = 0,01 м, расположенныеравномерно в бочке валка вдоль его образующей.Размерные и физико-химические свой.ства получаемого листа определяются равномерностью температурного поля нарабочей поверхности валка. Перепады температур на этой поверхности не должныпревышать 2 С при заданном значении.температуры поверхности 120 С и длине рабочей части бочки валка" 1,6 м.Рассмотрим, на сколько увеличится температура теплоносителя, например, перегретой воды, при прокачивании ее поодному из каналов собъемной подачей Ов ==7,2 л/мин -1,2 104 м /с. При перепадетемператур между каналом валка и перегретой водой Л 1" 10 С и характерном коэффициенте теплоотдачи от поверхности каналак воде й - 2600 Вт/(м: С) отводимыйтепловой поток будет равенРв = а 3 Ь= 2600 х 0,05024 х 10 ==1306 Вт,ге 3-л с 3-3,14 0,01 1,6=0,05024м - пОверхность канала.Перепад температуры воды нэ входе ивыходе канала составитЬв =РвОв Св рв- 2,98 С,12 10 4 х 3840 х 951где Ов 3840 Дж/(кг С) и рв=951 кг/мсоответственно удельная теплоемкость иудельнаямасса перегретой воды при температуре 110 С.Учитывая высокий коэффициент теплоотдачи от поверхности канала к воде, следует ожидать такого же перепада температури на рабочей поверхности валка, Это превышает допустимый по технологическим требованиям перепад температур. Для реализации заявляемого способа рассмотрим в качестве теплоносителей Т 1 и Т 2; например, перегретую воду и этиловый спирт,подаваемые в валок при температуре 110 С.5 Можно считать, что на участках раздельноготечения 9 и течения смеси 11 рост температуры теплоносителей вдоль образующейвалка происходит аналогично тому, как этобыло рассчитано ранее для сплошного канэ"0 ла. Как следует из приведенного выше справочника (стр.13), вода и этиловый спирт притемпературе 110 С (383 К) имеют положительную энтальпию смешения Н, что соответствует эндотермическому эффекту. При15 концентрации этилового спирта в получаемой смеси х = 11,89 мольных процента приуказанной температуре имеем Ь Н = 145,4Дж/моль. Укаэанное значение концентрации смеси х означает смвшивание воды и20 спирта в весовой пропорции 3:1, Далее определяем, что для максимально близких квыбранным значений концентрации и температуры смеси ее мольная теплоемкостьсоставляет Ср = 96 Дж/(моль К), В реэуль 25 тате определяем, что при смешении этихкомпонентов в указанной пропорции температура смеси снизится нэ участке 10 относительно температуры исходных компонентовна30д 145Ср 96На фиг.1 показано изменение температуры теплоносителя вдоль образующей бочки валка при прокачивании его по35 сплошному каналу (сплошная линия) и присмешении укаэанных теплоносителей в случае реализации заявляемого способа (штриховая линия). Как видно из эпюры, перепадтемпературы теплоносителя, а значит и тем-.40 пературы на рабочей поверхности валка, впоследнем случае составляет 1,5 С, чтоудовлетворяет технологическим требованиям и обеспечивает требуемое качество пол- .учаемых иэделий. Полученную смесь45 (раствор спирта в воде) используют для других технологических нужд производства,При необходимости, смешение теплоносителей можно производить поэтапно нанескольких отдельных участках смешения,50 что обеспечит еще большую равномерностьтемпературного поля рабочего органа, например, валка,В качестве второго примера реализациизая вляемого способа рассмотрим устройство для получения двухслойной заготовки изпластмасс методом экструзии, схема которого представлена на фиг.2, Оно включаетдва червячных экструдера 12 и 13, выдавливающих расплавы полимеров А и В в кольцевые камеры 14 и 15 осесимметричной1812114 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 осопределяетсямекслойной адгезией заго- тальной части головки не нарушается, что товки и равномерностью ее физико-химиче 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 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 степень разогрева прйлегающих поверхнонала 18 оставив неизменным температур- стных 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 подачу по меньшей мере одного изтеплонориятемпературно поля периферийной ча-сителей, либо, если теплоноситель предсти головки, Размещение в районе каналаставляет 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 яПриемлемое техническое решение мо- ЗО Способ регулирования температурного жет быть получено в данном случае:с ис-. режима, при котором основной жидкий теппользованием заявляемого способа лоноситель подают по теплообменным катеплоснабжения, Для этого два разнород- налам исмешивают его с дополнительным ных теплоносителя ТЗ и Т 4 с положительной жидким теплоносителем, о т л и ч а ю щ и йтеплотой смешения доводят до заданной ЗБ 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 прохожденияналов основной теплоноситель. а по другой . этих теплоносителей в каналах 20 и 21 они части теплообменных каналов - дополни- по специальным сверлениям 22 и 23 посту- . тельный теплоноситель, смешивают их пбпают в кольцевой канал 18, где происходит токи между Собой на заданном участкЕ их смешение, сопровождающееся увеличе теплообменных каналов и отводят смешаннием температуры смеси относительно тем-.ную жидкость по пОследним.1812114 5 фУ Реда кто рректор Е.Па и ГКНТ СССР Произ каз 1554 ВНИИПИ Г Составитель Е,КригерТехред М,Моргентал Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина