Формализованное описание процесса одношнековой экструзии плоских пленок из полипропилена

Рисунок 7- Формализованное описание процесса экструзии пленок

X – вектор входных параметров процесса экструзии:

P_polymer ={c_p, T_f, T_g, n, ρ, μ}   – вектор параметров теплофизических и реологических свойств аморфного полимерного материала;

G_extruder ={D, L/D, B, e, w, l, χ}– вектор геометрических параметров шнека и формующей головки экструдера;

        R_extrusion={P₀, T_scr} – режимные параметры экструдера

V ={ N, T_b } – вектор варьируемых параметров процесса экструзии;

Y ={ S, K} – вектор выходных параметров;

K={ E, G, I_d }– вектор критериальных показателей;

S={ T, P } – вектор параметров экструдата;

Постановка задачи поиска оптимальных режимных параметров одношнекового экструдера для производства плоских пленок из полипропилена

Для заданных геометрических параметров одношнекового экструдера с плоскощелевой головкой G_extruder и характеристик полипропилена P_polymer по математической модели процесса экструзии определить оптимальные значения частоты вращения шнека N^opt Î [N^min, N^max] и температуры корпуса T_b^opt Î [T_b^min, T_b^max], которые обеспечивают минимум энергопотребления экструдера

при условии выполнения ограничений по производительности экструдера

и индексу термической деструкции экструдированной плоской пленки

.

В постановке задачи использованы следующие обозначения:

N – частота вращения шнека экструдера, об/с;

T_b – температура корпуса экструдера, °С;

N^min, N^max – диапазон изменения частоты вращения шнека для заданного типа экструдера, полимерного материала и вида изделия, об/с;

T_b^min, T_b^max – диапазон изменения температуры корпуса для заданного типа экструдера, полимерного материала и вида изделия, °С;

G₀ – заданная производительность экструдера, кг/с;

I_d^max – предельный индекс термической деструкции полимерного материала, %.

Функциональная структура программного комплекса

Для решения задачи был использован модульный подход. Программа состоит из модуля настройки на геометрические характеристики экструдера,

модуля настройки на характеристики материала, модуля редактирования режимных параметров процесса экструзии, модуля визуализации результатов расчета и оптимизации, модуля расчета выходных параметров процесса экструзии, модуля поиска оптимальных значений режимных параметров экструдера, модуля построения 3D графиков критериальных показателей в зависимости от результатов расчета, а так же математической модели процесса экструзии.

Рисунок 8- Структура программного комплекса