Сушка и подогрев токами высокой частоты(ТВЧ)

Принцип действия таких сушилок основан на выделении тепла в диэлектриках, помещенных в лектрич. Поле переменного напряжения и направления. Такеи сушилки эффективны при сушке полярных полимеров и удалении воды.

+: высокая однородность нагрева по всему материалу, высокая скорость нагрева, возможность осуществления как периодического, так и непрерывного режима сушки.

-: сложность конструкции, высокая стоимость генераторов ТВЧ, трудность измерения контроля и регулирования температуры в процессе нагрева.

Кол-во тепла, выделяющегося в единицу времени в поле высокой частоты: Q=0,55f*E²*ε*tgδ*10^-2

Скорость нагрева: =0,315*f*E²*ε*tgδ* *10^-2, где

f-частота переменного тока

E- напряженность электрического поля

Ε- диэлектрическая проницаемость высушиваемого материала

Tgδ- тангенс угла диэлектрических потерь

η-термический КПД, расход в окр. Среду

ρ-плотность

с-удельная теплоемкость

частота колебания выбирается из ряда стандартных частот от 13,56 до 300 Мгц. Мах напряженность поля не должна превышать 0,5-0,7 от напряжения пробоя . Мощность стандартных отечественных генераторов составляет 63КВт(по полезной мощности) из сети потребления 100 КВт.

Неравномерность нагрева материала в поле токов высокой частоты возникает из-за неоднородности эл. Поля, неравномерного размещения материала, различных условий теплоотвода от центра нагреваемого материала и от его поверхности. Интенсивность нагрева может меняться в неполярных полимерах по мере удаления.

19. Оборудование для смешения и измельчения.
В подготовительных производствах используют режущие устройства как поступательного (типа гильотины для резки первоначально прессованных или связанных материалов, а так же массивных заготовок, листов и пленок перед их последующим измельчением), так и вращательного движения - ножевые дробилки. Дробилки. Измельчение за счет попадания материала по питателю (шнековыероликовые и тд) на ротор, оснащенные ножами. Форма и размер загрузочного бункера определяются характером и размерами подлежащего измельчению материала. Обычно загрузка сверху, в редких случаях - по касательной к окружности вращения ножей. Объем приемного бункера выбирают обычно достаточно большим, чтобы при периодической загрузке была обеспечена непрерывная работа дробилки. для предотвращения мусора применяют упругие шторки или металлические дверцы Добавляют магнитные ловушки - устройства для снятия статического электричества и системы блокировки, делающие невозможным доступ к вращающемуся ротору. Струйные мельницы – измельчение частиц материала при их движении в высокоскоростном газовом потоке внутри рабочей камеры за счет истирания частиц при их соударениях друг с другом и со стенками камеры. используются для измельчения полимеров, красителей и пигментов до частиц размером в несколько микрометров По конструктивным признакам струйные мельницы подразделяют на мельницы с горизонтальной и вертикальной размольной камерой.
20. Смесители для сыпучих материалов. Смешение – процесс перехода системы из из определенного упорядоченного состояния в состояние со статистическим распределением компонентов. Смесители делятся на а) периодического б) непрерывного действия. По конструктивным признакам : барабанные (смесители с вращающимся корпусом без перемешивающих устройств; смесители с перемешивающими устройствами.); центробежные, роторно-турбинные, зонные и аэрофонтанные (эффект псевдоожижения порошкообразных материалов, основанный на том, что при большой скорости движения частиц кинетическая энергия отдельных частиц оказывается больше работы, необходимой для преодоления сопротивления сил трения и сил тяжести. Благодаря этому каждая частица приобретает высокую подвижность, и движение ансамблей частиц оказывается подобным движению частиц жидкости). это смесители для сыпучих материалов, двухроторные смесители,лопастные(для интенсивного перемешивания, разминания и пластификации масс с малой, средней или высокой вязкостью и др), смесители закрытого типа (Бенбери) (смешение за счет вращения 2-х роторов навстречу друг другу. )

21.Барабанные смесители. (Б. см-ли)
Б. см-и (без перемешивающих устр-в или с ними): а) цилиндрич-е с горизон. осью, б) цилиндрич с наклонной осью, в)биконические с вертикальной осью,г) бицилиндрические, д) биконические с горизонтальной осью,е)цилиндрические с регулируемым углом наклона, ж) смес-ль с горизонтальной осью («наклонная чаша») и с граненым корпусом.
Б. см-ли смешивают до степени неоднородности > 12-15%, время смешения не <30-40 мин. Варианты движения частиц:
1) При малых степенях заполнения (до 10%) сыпучий материал ведет себя как единое целое, не смешивается. Может скользить вдоль поверхности барабана, оставаясь на 1-м уровне или колебаться относительно среднего угла подъема. Смешивание происходит при степени заполнения 35-60% от объема. Качество смешения сначала быстро растет, затем, достигнув опр-го значения, не изменяется.(зависимость качества смешения от времени. рисуем график k_n=f(τ(время смешения)). гипербола (*) ). зависимость качества смешения от частоты вращения барабана – функция с максимумом.(**)
** *
качество смешения – коэффициент однородности (k_o) = K_n - 1

K_n=(100/C₀)*√((∑((C₁-C₀)²*n₀)/(n-1))) – коэффициент неоднородности
C_i – концентрация i-го компонента,
n – число проб
n_опт= (1500-2000) (промежуток) √(d_r/R_max)
dr – диаметр частиц
R_max - внутренний максимальный радиус камеры смесителя

22.Смесители для сыпучих материалов с их псевдоожижением.
Псевдоожижение сыпучих материалов часто достигается в вихревых смесителях (возможно добавление другого материала по патрубкам). Есть цилиндрическая или цилиндро-коническая камера, в которой расположен ротор с лопастями сложной формы. Частоты вращения ротора и форма лопастей подбирается так, чтобы максимально усложнить траекторию движения частиц. Для этого также исп-т неподвижные или пассивно вращающиеся лопасти. загрузка при сдвигающейся или откидывающейся крышке, через воронки и патрубки. Выгрузка через разгрузочную воронку ( в нижней части аппарата) часто при реверсе ротора.
Используют двустадийные смесители с псевдоожижением. Состоят из двух отдельных аппаратов (разные приводы). В одном холодное, в другом горячее смешение. В каждой камере смешения быстроходный ротор. Расположены ап-ты один над другим. В каждом ап-те свой режим смешения. некоторые ингридиенты могут быть поданы сразу во второй аппарат (нижний). Связывает аппараты патрубок с быстродействующим затвором. Часто есть откидывающаяся или сдвигающаяся крышка. Выгрузка и перегрузка при достижении нужного качества смешения.Роторно-турбинный смеситель**. Цилиндрическая камера. В нее засыпается слой перемешиваемого материала. по центру камеры – кулиса, приводимая во вращение от центробежного двигателя. На одной стороне закреплен быстровращающийся ротор (до 3 тыс об/мин) с лопастями, с др стороны – отражатель. Кроме местного перемешивании при вращении ротора частицы двигаются от ротора к отражателю, где их поток делится на 2 встречных пересекающихся потока. Привод ротора может быть оснащен с помощью планетарного шестеренчатого механизма или ротор может иметь свой привод. Качество смешения kn≈1 достигается уже при 10 мин перемешивании.
Центробежные смесители*. Перемещение частиц смеси осуществляется перемешивающим устройством в радиальном и аксиальном направлениях. Перемешиваемая масса быстроход­ным перемешивающим устройством отбрасывается к стенкам смесителя. По стенке аппарата она поднимается вверх и пере­мещается вновь к центру смесителя. В вертикальное движение смеси вовлекается весь объем материала. Благодаря этому мас­са материала интенсивно перемешивается и разогревается под воздействием диссипативного тепловыделения. Такая картина наблюдается в случае горячего смешения в обогреваемой ка­мере, при этом время разогрева смеси невелико.При холодном смешении частоту вращения необходимо выбирать такой, чтобы компенсировать тепловые потери за счет непрерывного контакта частиц материала с холодными стенками смесителя. Это достигается в смесителях центробежного типа (рис. 20). Объем смесителя составляет 10–2500 л при производительности до 5000 кг/ч. В промышленности пластмасс такие смесители используются в двух вариантах: с обогреваемыми (смесители горячего смешения) и охлаждаемыми (смесители холодного смешения) камерами, а иногда применяют смесительные агрегаты, в состав которых входят смесители как горячего, так и холодного смешения.
Пневматическое смешение. Высокая производительность, малая истираемость материала. нет движущихся или вращающихся частей. Материал переводится в псевдоожиженное состояние или в режим пневмотранспорта. Зонные** и аэрофонтанные*
зонные – материал загружается через воронку в камеру с перфорированным дном (таких камер-зон несколько, расположены друг над другом),снизу подается сжатый воздух. Из зоны в зону материал проходит по трубам. Выгрузка происходит случайным образом. Аэрофонтанные - В загрузочную воронку подается материал, который захватывается потоком воздуха или смесью воздуха. Материал перемешивается. Выгрузка случайным образом.

24. Устройство двухроторных смесителей. Лопастные смесители
Среди двухроторных смесителей часто используют смесители с z-образными лопастями. роторы вращаются навстречу друг другу с разными частотами (с фрикциями). Роторы – прерывистые винтовые линии с разным углом подъема и с разной длиной. против короткой лопасти одного ротора расположена длинная лопасть другого. Материал (сыпучий или пастообразный) загружается отверстие с откидной или сдвигаемой крышкой. Смешение проводится при закрытой крышке в теч 20-40 мин. Выгрузка может осуществляться либо за счет опрокидывания корпусе на 90% или на больший угол. Часто используют реверс-вращение ротора, либо за счет шнека, встроенного в днище, который выдавливает готовую смесь в виде ленты или жгута. Смешение также может проходить в герметичной камере, в червячной (с добавлением жидких компанентов и орг. растворителя). Камера может быть оснащена рубашкой. Обычно в начале процесса идет нагрев, во время процесса излишек тепла (от внутреннего трения) отводится охлаждением.Могут быть оснащены валами разной формы. Чем выше вязкость смешиваемого материала, тем прочнее должны быть лопасти (за счет увеличения их поперечного сечения). Если ротор и лопасти занимают около 60% объема камеры смешения, то такие смесители называют закрытые роторные смесители (ЗРС)

25. Роторные смесители закрытого типа:смесители типа Бенбери.ЗРС-смесители, в которых ротор и лопасти занимают около 60% объема камеры смешения. Их применяют для смешения полимеров с наполнителями. Типичный ЗРС состоит из камеры, образованной двумя стальными полуцилиндрами и двумя боковыми стенками; внутри камеры навстречу друг другу вращаются роторы. Зазор между стенкой и шейкой роторов уплотняется специальным устройством. Смесители типа Бенбери – ЗРС, у которых роторы в сечении – смещенный в одну сторону овал (яйцеобразная форма).Против короткой лопасти находится длинная лопасть др ротора. В камере расположены два ротора. Внизу камеры разделены выступом (нижний ползун), в корпусе есть каналы для подачи термостатированной жидкости. Часто роторы полые, в них подается вода для охлаждения.Иногда охлаждают “острым способом” –в камеру наливают охлаждающую жидкость. тепло снимается за счет испарения жидкости. Вверху камеры загрузочная шахта, в ней перемещается верхний ползун. Через загрузочную воронку с откидывающейся крышкой в камеру помещают компоненты, заполняют ее на 60-70%, верхний ползун опускается, герметизируя камеру.(возможно создание избыточного давления).Смешение при встречном вращение ротора с фрикцией. Выгрузка при помощи устройства в нижней части аппарата (мб поршень, шнек). Тяжелый смеситель.Если смешение происходит в присутствии паров орг. растворителей (опасность взрыва), поверхность ротора покрывают специальноым неискрящим сплавом.

23. Смесители для высоковязких материалов.26.Валковые машины:вальцы и каландры.27.Устройство и работа вальцев.Для смешения высоковязких сред используют валковые, лопастные, роторные смесители. К валковым относят вальцы.Они состоят из станины, в которых выполнены два окна для установки подшипников двух валков. Задний валок-неподвижный, а передний необходим для регулирования зазора. Чем больше ассиметричность валков, тем лучшее смешение.Валки вращаются навстречу друг другу с разной окружной скоростью.
Валки во время работы имеют разную температуру и разный диаметр. Оси валков горизонтальные. Материал помещают сверху между валками, образуя запас. В результатае прилипания к поверхности валка, он попадает в зазор и вовлекается в круговое движение, сначала покрывая обе поверхности валков, а затем полность переходя на передний валок.Чтобы ускорить процеес смешения часть материала подрезают специальным ножом. Материал в виде ленты перемещается вдоль образующей валка, вновь возвращаясь в рабочий зазор. После многократного прохождения через зазаор масса срезается в виде ленты уже как готовый материал. Обогрев валков-паровой, водяной, электрический. Поверх.валков –гладкая, рифленая. Мощность привода 250 кВт.
28.Каландры.К валковым машинам относятся также каландры. Предназначены для получения листов, лент или пленок за счет прохождения масы через зазаоры между вращающимися навстречу друг другу валками.. Через каждый зазор материал проходит однократно. Скорость каландров-400-600 м. в мин. Каладры бывают двух, трех, четырех и пятивалковыми.По форме бывают:Г-обр, L-обр, I-обр, Z-обр, S-обр. чем больше угол обхвата валка, тем качественней изделие. Вращающиеся валки вальцев представляют опасность для рабочих на производстве.
29. Устройства, обеспечивающие безопасность работы на валковом оборудовании. Для обеспечения безопасности валков машины снабжают предохранительными и аварийными устройствами. Аварийный механизм представляет собой штангу или тросс расположенные вдоль образующей валков и соединенной с выключателем. При воздействии на тросс или штангу отключается электродвигатель привода машины. В результате под действием освободившегося груза он действует на систему рычагов , в результате чего тормоза обжимают муфту вала и обеспечивают остановку вращения.работа аварийной ситемы должна прводится каждую смену. Работа валков машины связаны с выделением тепла, а также возможно выделение вредных веществ и пыли, поэтому предусмотрно охлаждение в виде кожухов, предусмотрена система винтиляции.

30.Методы компенсации прогиба валковПод действием распорных усилий валки прогибаются, в результате зазор в центре валков больше чем по краям и получается изделие с заметной поперечной толщинностью. Для устранения такого деффекта предусмотрены различные методы компенсации прогиба валков: бамбировка, перекрещивание, контризгиб.
Бамбировка состоит в том, что бочкообразные валы выполнены таким образом, чтобы после прогиба валков зазор стал одинаковым по всей ширине. Минусы: 1.Степень компенсации по мере износа валков меньше .2Скорость вращения в середине меньше, чем по краям..3.В середине валки сильнее стираются. Плюсы: возможность полной компенсации прогиба.
Перекрещивание валков –смещение подшипников одного из валков в направлении перпендикулярном плоскости зазора, но в противоположную сторону от этой плоскости. Плюсы: можно регулировать степень компенсации. Минусы: полная компенсация прогиба невозможна.
Контризгиб заключается в том, что с внешней стороны опорных подшипников валов устанавливаются дополнительные подшипники, которые переключают усилия таким образом, чтобы вызвать изгиб вала в сторону противоположную изгиба под действием распорной нагрузки.