Проект участка по производству газовых труб из поливинилхлорида методом экструзии (стр. 5 из 6)
Расчет удельных норм компонентов композиции труб ПВХ.
· Состав композиции, % масс:
ПВХ - 96,29
Сульфат свинца трехосновный - 0,77
Стеарат свинца двухосновный - 0,77
Стеарат кальция - 0,48
Стеариновая кислота - 0,48
Углеводородный воск - 0,24
Мел гидрофобный - 0,97
Итого 100,00
· Количество труб - 67,052 шт/сут.
· Потери по технологическим переходам - 6,25 %.
· Производительность - 7920 кг/сут.
Расчет
1) Количество перерабатываемой композиции:
7920 · 1,0625 = 8415 кг/сут.
2) Удельные нормы расхода компонентов композиции:
ПВХ:
Сульфат свинца трехосновный:
Стеарат свинца двухосновный:
Стеарат кальция:
Стеариновая кислота:
Углеводородный воск:
Мел гидрофобный:
Итого: 125,498 кг/шт.
1.3. Расчет оборудования
1.3.1.Расчет производительности экструдера
Исходные данные:
Диаметр червяка D = 12,5 см;
Глубина спирального канала в начале зоны загрузки (под загрузочной воронкой), см: h1 = (0,12 ÷ 0,16)D = 0,14 · 12,5 = 1,75 см;
Глубина спирального канала в начале зоны сжатия, см: t2 = (0,8 ÷ 1,2)D = 0,1 · 12,5 = 1,25 см;
Число заходов нарезки шнека λ = 1;
Степень уплотнения материала і = Vзагр/Vдоз = 2,3;
Коэффициент заполнения шнеков К = 0,5;
Плотность расплава ρр = 1380 кг/м3;
Ширина гребня шнека, см: е = (0,06 ÷ 0,1)D = 0,08 · 12,5 = 1 см;
Число оборотов шнека n = 30 об/мин;
Глубина спирального канала в зоне дозирования
h3 = 0,5 [D -
= 
Расчет:
1) Определяем по формуле hср:
2) Определяем угол α':
α' = 1,347
3) Определяем Fсопр - площадь сопряжения (зацепления), см2:
4) Определяем условную ширину гребня витка:
5) Объем свободного пространства на длине одного витка, см3:
6) Величина прямого потока
7) Максимальное давление в конце зоны дозирования
Величина условного потока утечки небольшая. Она зависит в основном от величины δ, а также от рабочих параметров в зоне дозирования: температурного режима, величины скорости сдвига, эффективной вязкости расплава полимера и давления материала на выходе.
Для определения η вычисляем величину γ по формуле:
tgφ = 12,5/3,14 · 12,5 = 0,318; S = 0,02 см.8) Определяем величину условного потока утечки, кг/ч:
при ρр = 1380 кг/м3;
1.3.2.Расчет коэффициента полезного времени экструдера
Исходные данные:
Продолжительность простоя экструдера на ремонтах и технологических чистках:
- текущий ремонт tт = 24 ч;
- средний ремонт tср = 48 ч;
- капитальный ремонт tк = 96 ч.
Количество ремонтов в году:
- текущий ремонт nт = 10;
- средний ремонт nср = 1;
- капитальный ремонт nк = 1.
Календарное время в году Тк = 8760 ч (режим работы круглосуточный).
Расчет:
1) Продолжительность простоя машины на ремонтах и технологических чистках в течение года:
Тпр = tт · nт + tср · nср + tк · nк = 24 · 10 + 48 · 1 + 96 · 1 = 384 ч.
2) Полезное фактическое время работы машины:
Тф = Тк - Тпр = 8760 - 384 = 8376 ч.
3) Коэффициент полезного времени работы экструдера:
1.3.3.Расчет количества экструдеров
где 8418,96 - количество перерабатываемой композиции в сутки, кг;
483,64 - производительность экструдера, кг/ч;
0,956 - коэффициент полезного времени машины.
Устанавливается 2 технологические линии типа ЛТ2-125-140/400, в том числе:
1 линия - в работе;
1 линия - резерв (ремонт, чистка, расширение номенклатуры труб).
В состав линии входят:
– экструдер;
– вакуумная ванна с калибратором;
– ванна охлаждения;
– тянущее устройство;
– отрезное устройство;
– приемное устройство и упаковочный стенд;
– устройство для оформления раструба и упаковочный стенд.
Техническая характеристика линии ЛТ2-125-140/400 (инд. 591858):
Диаметр червяка - 125 см;
Количество червяков - 2;
Сырье - порошкообразная композиция ПВХ;
Номенклатура выпускаемых труб (наружный диаметр труб), мм - 140-400;
Установленная мощность, кВт:
электродвигателей - 82,2,
электронагревателей - 89,2.
1.4. Энергетические расчеты
1.5.
1.5.1.Расчет расхода электроэнергии
Расчет суточного расхода электроэнергии на технологические нужды представлен в табл. 10.
Таблица 10
Суточный расход электроэнергии электропотребителя
| Наименованиеэлектропотребителя* | Количество в работе | Установленная мощность, кВт | Продолжительность работы в течение суток, ч | Коэффициент загрузки | КПД электропотребителя | Суточный расход электроэнергии, кВт·ч |
| 1. Экструдер:– электродвигатели– электронагреватели | 1все | 82,289,2 | 2424 | 0,90,9 | 0,80,8 | 2219,42408,4 |
| 2. Тянущее и счетно-маркирующее устройство | 1 | 2,4 | 24 | 0,8 | 0,8 | 57,6 |
| 3. Отрезное устройство | 1 | 0,75 | 4 | 0,8 | 0,75 | 32,0 |
| 4. Устройство для оформления раструба | 1 | 8,6 | 24 | 0,8 | 0,75 | 220,2 |
| 5. Упаковочный стенд | 1 | 4,6 | 4 | 0,8 | 0,8 | 18,4 |
| Итого: | 4956,0 |
Расчет выполнен для каждого потребителя электроэнергии по формуле [7]:
где n - количество однотипных потребителей электроэнергии;
N - установленная мощность, кВт.
Удельный расход силовой электроэнергии равен:
1.5.2.Расчет расхода речной (фильтрованной воды) и холода
Речная (фильтрованная) вода расходуется на охлаждение труб в калибрующем устройстве и охлаждающих ваннах. Температура охлаждающей воды на входе в ванну 12-14 ºС. Температура воды на выходе - 24-25 ºС. Температура труб на входе в калибрующее устройство 170-190 ºС, на выходе - 25-30 ºС.
1) Количество тепла, отводимое в калибрующем устройстве и охлаждающей ванне водой составляет:
где 1,76 кДж/кг·град - удельная теплоемкость материала трубы [8, табл. XXV];
180 и 27,5 ºС - средняя температура трубы на входе в калибрующее устройство и выходе из охлаждающей ванны;
8415/24·3600 = 0,0974 кг/с - секундный расход материала трубы.
2) Расход холода с учетом 10% потерь:
Q = 1,1Qотв = 1,1 · 26,140 = 28,754 кВт.
3) Удельный расход холода:
что также равно:
4) Расход охлаждающей воды в сутки:
5) Удельный расход воды:
Здесь Св - теплоемкость воды, кДж/кг·град;
tк и tн - конечная и начальная теплоемкости воды, ºС;
1000 кг/м3 - плотность воды.
1.5.3.Расчет удельного расхода вакуума
Вакуум на линии производства труб ПВХ расходуется в системе вакуумной дегазации экструдера и в системе вакуумного калибрования заготовки труб.
Согласно технического паспорта на линию ЛТ2-125-140/400 (инд. 591858) расход вакуума составляет, м3/ч:
– на дегазацию экструдера - 125,0;
– на вакуумное калибрование - 178,0
Итого: 303,0 м3/ч.
Удельный расход вакуума составит:
1.6. Расчет производственных площадей [4]
Площадь основных производственных отделений рассчитывается исходя из принятого набора оборудования, необходимого для выполнения заданной программы. При укрупненном расчете площади под основное оборудование можно исходить из нормативной площади на единицу основного технологического оборудования из таблицы (XI.2 [4]) для труб и соединительных частей поливинилхлорида (см. табл. 11).
Таблица 11
Соотношение производственных и вспомогательных площадей производства по изготовлению труб из ПВХ
| Отделение | % от общейплощади | Площадьотделения, м2 |
| 1. Основной рабочий зал | 40-42 | 46,3 |
| 2. Механическая обработка, комплектование и упаковка изделий (труб) | 3-5 | 46,3 · 5/42 = 5,5 |
| 3. Подготовка сырья и переработка отходов | 8-10 | 46,3 · 10/42 = 11,0 |
| 4. Складирование сырья | 8-10 | 46,3 · 10/42 = 11,0 |
| 5. Складирование готовой продукции | 15 | 46,3 · 15/42 = 16,5 |
| 6. Прочие | 18-24 | 46,3 · 24/42 = 26,5 |
| Итого: | 116,8 |
Общая площадь цеха (рабочий зал) рассчитывается по формуле [4, XI.1]:
Fо = КfЕ,
где К - коэффициент перехода от отдельных методов переработки пластмасс в изделия, для труб К=1,4 (экструзия);
f - площадь единицы оборудования, м2;
Е - число единиц оборудования.
Fо = 1,4 · 4,727 · 7 = 46,325 м2 ≈ 46,3 м2.
Заключение
Предлагаемое в данном проекте внедрение теплоизолирующих пластиковых труб из ПВХ позволит значительно сократить теплопотери при использовании этих труб в системах горячего водоснабжения, а также упростить технологию прокладки труб, так как отсутствует операция теплоизоляции и ее защиты от внешних повреждений (чехол из алюминиевых или стальных листов).