RU1812114C - Method of regulation of temperature condition - Google Patents

Abstract

Использование: при обработке пластмасс дл  регулировани  температурного режима на поверхност х рабочих органов полимерного оборудовани . Сущность изобретени : 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.Usage: in the processing of plastics to control the temperature on the surfaces of the working bodies of polymer equipment. SUMMARY OF THE INVENTION: First, the temperatures of both heat carriers are equalized. Separately, coolants are supplied through heat exchange channels. Heat carriers are mixed with each other and continue to supply mixed liquid through heat exchange channels. 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к области переработки пластмасс, в частности к средствам теплоснабжени  машин, и может быть использовано дл  формировани  требуемых температурных полей в формующих головках , валках и других рабочих органах полимерного оборудовани  при получении одно и многослойных пленок, листов, труб и выдувных изделий.The invention relates to the field of processing of plastics, in particular to means for supplying heat to machines, and can be used to form the required temperature fields in the forming heads, rolls and other working bodies of polymer equipment in the production of single and multi-layer films, sheets, pipes and blow products.

Цель изобретени  - обеспечение оптимального распределени  температуры на поверхност х рабочих органов полимерного оборудовани .The purpose of the invention is to provide an optimal temperature distribution on the surfaces of the working bodies of polymer equipment.

На фиг.1 схематически изображено устройство (валок), реализующее за вл емой способ, с эпюрой распределени  температуры вдоль образующей бочки валка; на фиг.2.- формующа  головка дл  получени  двухслойной полимерной заготовки методом экструзии.Fig. 1 schematically shows a device (roll) that implements the claimed method, with a diagram of the temperature distribution along the forming barrel of the roll; Fig. 2.- a forming head for producing a two-layer polymer preform by extrusion.

Устройство (фиг.1) состоит из бочки 1 валка, часть развертки которой разрезана на уровне каналов дл  теплоносител , подвод щих трубопроводов 2,3 дл  подачидвух разнородных теплоносителей Т1 и Т2. теплообменника 4 дл  уравнивани  температуры разнородных теплоносителей, входныхThe device (Fig. 1) consists of a roll barrel 1, the sweep part of which is cut at the level of the channels for the coolant, the supply pipelines 2,3 for the supply of two dissimilar coolants T1 and T2. heat exchanger 4 for balancing the temperature of dissimilar coolants inlet

коллекторов 5 и 6, калалов дл  прокачива- ни  теплоносителей через валок, выходного коллектора 7 и отвод щего трубопровода 8. Каналы валка состо т из участков 9 раздельного течени  теплоносителей, участковcollectors 5 and 6, kalal for pumping coolants through the roll, the output manifold 7 and the discharge pipe 8. The channels of the roll consist of sections 9 of a separate flow of coolants, sections

10 смещени  и участков 11 течени  смеси.10 bias and sections 11 of the flow of the mixture.

Способ осуществл етс  следующим образом . Теплоносители Т1 и Т2, имеющие отрицательную теплоту смешени , раздельного разогреваютс  до определенной температуры и через трубопроводы 2, 3 подаютс  в теплообменник 4, где их температуры уравниваютс  с высокой точностью. . Из теплообменника теплоносители поступают в коллекторы 5, 6 и равномерно распредел  сь , поступают в участки 9 раздельного течени  каналов валка. При перемещении по этим участкам 9 температура теплоносителей Т1 и Т2 возрастает за счет теплообмена с валком. В результате смешени  теплоносителей на участках 10 каналов температура смеси снижаетс  до значени , приблизительно соответствующего температуре теплоносителей в коллекторах 5, 6. При дальнейшем течении смеси по участкам .The method is carried out as follows. The heat carriers T1 and T2, which have a negative heat of mixing, are separately heated to a certain temperature and fed through pipelines 2, 3 to heat exchanger 4, where their temperatures are equalized with high accuracy. . From the heat exchanger, the heat carriers enter the collectors 5, 6 and are evenly distributed, and enter the sections 9 of the separate flow of the roll channels. When moving through these sections 9, the temperature of the coolants T1 and T2 increases due to heat exchange with the roll. As a result of mixing the coolants in the sections of the 10 channels, the temperature of the mixture decreases to a value approximately corresponding to the temperature of the coolants in the collectors 5, 6. As the mixture continues to flow through the sections.

11 каналов температура ее вновь возрастает до значени , приблизительно соответствуюСО11 channels its temperature rises again to a value approximately corresponding to

сwith

соwith

--в--at

N)N)

Ј Ј

щего температуре теплоносителей на входе в участок смешени  10. Таким образом, максимальный перепад температуры теплоносител  вдоль образующей бочки валка снижаетс  приблизительно в два раза в сравнении с обычным прокачиванием теплоносител  вдоль сплошного карала.the temperature of the coolant at the inlet to the mixing section 10. Thus, the maximum temperature drop of the coolant along the forming barrel of the roll is reduced by about half compared with the usual pumping of the coolant along a continuous guard.

Рассмотрим валок дл  охлаждени  листов из термопластов, получаемых методом экструзии. Расплав термопласта в форме листа поступает из формующей головки черв чного экструдера на наружную поверхность вращающегос  валка, и отдава  ему теплоту, охлаждаетс . При этом дл  обеспечени  посто нной температуры валка требуетс  его интенсивное внутреннее охлаждение, осуществл емое путем прока- чивани  теплоносител  через каналы диаметром d 0,01 м, расположённые равномерно в бочке валка вдоль его образующей .: ... Consider a roll for cooling sheets of thermoplastics obtained by extrusion. The melt of the thermoplastic in the form of a sheet comes from the forming head of the screw extruder onto the outer surface of the rotating roll, and giving it heat, it cools. At the same time, to ensure the constant temperature of the roll, intensive internal cooling is required by pumping the heat carrier through channels with a diameter of d 0.01 m located uniformly in the roll barrel along its generatrix.: ...

Размерные и физико-химические свойства получаемого листа определ ютс  равномерностью температурного пол  на рабочей поверхности валка. Перепады температур на этой поверхности не должны превышать 2°С при заданном значении температуры поверхности 120°С и длине рабочей части бочки валка L 1,6 м. ;-.The dimensional and physico-chemical properties of the resulting sheet are determined by the uniformity of the temperature field on the working surface of the roll. Temperature differences on this surface should not exceed 2 ° C at a given surface temperature of 120 ° C and the length of the working part of the roll barrel L 1.6 m.; -.

Рассмотрим, на сколько увеличитс  температура теплоносител , например, перегретой воды, при прокачивании ее по одному из каналов с объемной подачей GB 7,2 л/мин 1,2 мэ/с. При перепаде температур между каналом валка и перегретой водой At 1Q°C и характерном коэффициенте теплоотдачи от поверхности канала к воде О. 2600 Вт/(м2 , °С) отводимый Тепловой поток будет равенLet us consider how much the temperature of the heat carrier, for example, superheated water, increases when pumping it through one of the channels with a volumetric flow of GB 7.2 l / min 1.2 me / s. With a temperature difference between the roll channel and superheated water At 1Q ° C and a characteristic heat transfer coefficient from the channel surface to the water O. 2600 W / (m2, ° С), the removed heat flux will be equal to

Рв a- S- At 2600x0,05024 х 10 : 1306 Вт,. : где S - Я d L 3,14 0,01 . 1,6 0,05024 м - поверхность канала.Rv a- S- At 2600x0.05024 x 10: 1306 W ,. : where S - I d L 3.14 0.01. 1.6 0.05024 m - channel surface.

Перепад температуры воды на входе и выходе канала составит . Рв The temperature drop at the inlet and outlet of the channel will be. Rv

At At

GB Св рвGB St. Rv

13061306

2,98°С, 2.98 ° C,

1,2-1СГ4х 3840x951 где Ов-3840 Дж/(кг°С) и рв 951 кг/м3- соотвётственно удельна  теплоемкость и удельна  масса перегретой воды при температуре 110°С.1,2-1СГ4х 3840x951 where Ov-3840 J / (kg ° С) and Рв 951 kg / m3 - respectively, specific heat and specific mass of superheated water at a temperature of 110 ° С.

Учитыва  высокий коэффициент теплоотдачи от поверхности канала к воде, следует ожидать такого же перепада температур и на рабочей поверхности валка. Это превышает допустимый по технологическим требовани м перепад температур. Дл Given the high heat transfer coefficient from the surface of the channel to the water, one should expect the same temperature difference on the working surface of the roll. This exceeds the temperature differential allowed by the technological requirements. For

реализации за вл емого способа рассмотрим в качестве теплоносителей Т1 и Т2, например , перегретую воду и этиловый спирт, подаваемые в валок при температуре 110 С.we will consider the implementation of the claimed method as heat carriers T1 and T2, for example, superheated water and ethanol supplied to the roll at a temperature of 110 C.

Можно считать, что на участках раздельного течени  9 и течени  смеси 11 рост температуры теплоносителей вдоль образующей валка происходит аналогично тому, как это было рассчитано ранее дл  сплошного канаО ла. Как следует из приведенного выше справочника (стр. 13), вода и этиловый спирт при температуре 110°С (383°К) имеют положительную энтальпию смешени  Н, что соответствует эндотермическому эффекту. ПриIt can be considered that in the areas of separate flow 9 and flow of mixture 11, the temperature of the coolant along the forming roll occurs in the same way as was previously calculated for continuous canal. As follows from the above guide (p. 13), water and ethyl alcohol at a temperature of 110 ° C (383 ° K) have a positive enthalpy of mixing H, which corresponds to an endothermic effect. At

5 концентрации этилового спирта в получаемой смеси х 11,89 мольных процента при указанной температуре имеем Д Н 145,4 Дж/моль. Указанное значение концентрации смеси х означает смешивание воды и5 concentration of ethyl alcohol in the resulting mixture x 11.89 molar percent at the indicated temperature, we have D N 145.4 J / mol. The indicated concentration x of the mixture means mixing water and

0 спирта в весовой пропорции 3:1. Далее определ ем , что дл  максимально близких к выбранным значений концентрации и температуры смеси ее мольна  теплоемкость составл ет Ср 96 Дж/(моль °К), В резуль5 тате определ ем, что при смешении этих компонентов в указанной пропорции температура смеси снизитс  на участке 10 относительно температуры исходных компонентов на0 alcohol in a weight ratio of 3: 1. We further determine that for the concentration concentration and temperature of the mixture as close as possible to the mixture, its molar heat capacity is Cp 96 J / (mol ° K). As a result, we determine that when these components are mixed in the indicated proportion, the temperature of the mixture will decrease in section 10 relative to the temperature of the starting components on

0д. АН 145 1Ц1ог0d AN 145 1Ts1og

.   .

На фиг.1 показано изменение температуры теплоносител  вдоль образующей бочки валка при прокачивании его поFigure 1 shows the change in temperature of the coolant along the forming barrel of the roll when pumping it along

5 сплошному каналу (сплошна  лини ) и при смешении указанных теплоносителей в случае реализации за вл емого способа (штрихова  лини ). Как видно из эпюры, перепад температуры теплоносител , а значит и тем-.5 to the continuous channel (solid line) and upon mixing the indicated heat carriers in case of implementation of the claimed method (dashed line). As can be seen from the diagram, the temperature difference of the coolant, and hence the temperature.

0 пературы на рабочей поверхности валка, в последнем случае составл ет 1,5°С. что удовлетвор ет технологическим требовани м и обеспечивает требуемое качество получаемых изделий. Полученную смесьThe temperature on the working surface of the roll, in the latter case, is 1.5 ° C. which meets the technological requirements and ensures the required quality of the products obtained. The resulting mixture

5 (раствор спирта в воде) используют дл  других технологических нужд производства.5 (a solution of alcohol in water) is used for other technological production needs.

При необходимости, смешение теплоносителей можно производить поэтапно на нескольких отдельных участках смешени ,If necessary, the mixing of coolants can be carried out in stages at several separate mixing sites,

0 что обеслечигеще большую равномерность температурного пол  рабочего органа, например , валка.0 that there is even greater uniformity in the temperature field of the working body, for example, a roll.

В качестве второго примера реализации за вл емого способа рассмотрим устройст5 во дл  получени  двухслойной Заготовки из пластмасс методом экструзии, схема которого представлена на фиг.2. Оно включает два черв чных экструдера 12 и 13, выдавливающих расплавы полимеров А и В в коль- цевые камеры 14 и 15 осесимметричнойAs a second example of implementation of the claimed method, we consider a device5 for producing a two-layer Plastic Billet by extrusion, the scheme of which is shown in Fig. 2. It includes two screw extruders 12 and 13, extruding the melts of polymers A and B into the annular chambers 14 and 15 axisymmetric

экструзионной головки 16. Из кольцевых камер 14 и 15 расплавы полимеров поступают в участок совместного течени  17, где происходит их сли ние с образованием двухслойной заготовки, приобретающей в дальнейшем форму готового издели  с использованием метода раздува. Качество готового издели  в значительной мере определ етс  межслойной адгезией заготовки и равномерностью ее физико-химических свойств. Эти . показатели обеспечиваютс  равномерным температурным полем по всему объему головки, кроме участка сли ни  потоков расплавов, где температуру прилегающих друг к другу поверхностных слоев потоков непосредственно перед их соединением нужно увеличить дл  улучшени  адгезии. Дл  этого необходимо повысить температуру внутреннего участка головки в районе ее кольцевого канала 18 оставив неизменным температурное поле остального массива. Подать теплоноситель с повышенной температурой. в канал 18 не представл етс  возможным, т.к. в этом случае будет нарушена симметри  температурного пол  периферийной части головки. Размещение в районе канала 18 других источников энергии крайне затруднено из-за невозможности сборки.extrusion head 16. From the annular chambers 14 and 15, the polymer melts enter the joint flow section 17, where they merge to form a two-layer billet, which later acquires the shape of the finished product using the blowing method. The quality of the finished product is largely determined by the interlayer adhesion of the workpiece and the uniformity of its physicochemical properties. These. the indicators are ensured by a uniform temperature field over the entire volume of the head, except for the area where the melt flows are merged, where the temperature of the adjacent surface layers of the streams must be increased immediately before their joining to improve adhesion. For this, it is necessary to increase the temperature of the inner portion of the head in the region of its annular channel 18, leaving the temperature field of the remaining array unchanged. Submit a heat carrier with a high temperature. into channel 18 is not possible, because in this case, the symmetry of the temperature field of the peripheral part of the head will be violated. Placing other energy sources in the area of the channel 18 is extremely difficult due to the impossibility of assembly.

Приемлемое техническое решение может быть получено в данном случае .с ис- пользованием за вл емого способа теплоснабжени . Дл  этого два разнородных теплоносител  ТЗ иТ4 с положительной теплотой смешени  довод т до заданной температуры, пропускают через уравнивающий теплообменник 19 и подают в спиральные периферийные теплообменные каналы головки 20 и 21, благодар  чему поддержи- . ваетс  заданна  температура массива головки 16. После раздельного прохождени  этих теплоносителей в каналах 20 и 21 они по специальным сверлени м 22 и 23 поступают в кольцевой канал 18, где происходит их смешение, сопровождающеес  увеличением температуры смеси относительно температуры исходных компонентов. В результате теплообмена между смесью теплоносителей и прилегающими поверхностными сло ми потоков расплава полимеров А и В 5 происходит разогрев последних непосредственно перед сли нием и обеспечиваетс  хороша  межслойна  адгези  в получаемой заготовке. При этом температурное поле остальной части головки не нарушаетс , чтоAn acceptable technical solution can be obtained in this case. Using the claimed method of heat supply. For this, two dissimilar heat carriers TK and T4 with positive heat of mixing are brought to a predetermined temperature, passed through an equalizing heat exchanger 19 and fed to the spiral peripheral heat exchange channels of the heads 20 and 21, thereby supporting. The specified temperature of the array of the head 16 is set. After separate passage of these heat carriers in the channels 20 and 21, they, by special drillings 22 and 23, enter the annular channel 18, where they are mixed, accompanied by an increase in the temperature of the mixture relative to the temperature of the starting components. As a result of heat exchange between the mixture of coolants and the adjacent surface layers of the melt flows of polymers A and B 5, the latter are heated immediately before the fusion and good interlayer adhesion is achieved in the resulting preform. In this case, the temperature field of the rest of the head is not violated, which

0 обеспечивает равномерность физико-химических свойств издели . Отдав теплоту, полученную в результате смешени , смесь теплоносителей выводитс  из канала 18 через сверление 24, отвод щий трубопровод0 provides uniform physical and chemical properties of the product. Having given the heat obtained as a result of the mixing, the mixture of heat carriers is removed from the channel 18 through the drilling 24, the outlet pipe

5 25 и используетс  дл  других технологических нужд.. : 5 25 and is used for other technological needs ..:

В случае необходимости регулировать профиль температур головки в районе кольцевого канала 18, а следовательно, иIf necessary, adjust the temperature profile of the head in the region of the annular channel 18, and therefore

0 степень разогрева прилегающих поверхностных слоев потоков расплава, измен ют температуру смеси теплоносителей в канале , что достигаетс  изменением ее концен-., .трации. При этом измен ют объемнуюThe degree of heating of the adjacent surface layers of the melt flows changes the temperature of the coolant mixture in the channel, which is achieved by changing its concentration. In this case, the volumetric

5 подачу по меньшей мере одного из теплоносителей , либо, если теплоноситель представл ет собой раствор, то концентрацию этого раствора.5 supply of at least one of the heat transfer fluids, or, if the heat transfer fluid is a solution, then the concentration of this solution.

Claims (1)

Формула изобретен и  Formula invented and 0 Способ регулировани  температурного режима, при котором основной жидкий теплоноситель подают по теплообменным каналам и смешивают его с дополнительным жидким теплоносителем, Ьт л и ч а ю щ и й5 с   тем, что, с целью оптимального распределени  температуры йа поверхност х рабочих органов полимерного оборудовани , сначала температуры обоих теплоносителей уравнивают, а затем одновременно раз0 . дельно подают по части теплообменных каналов основной теплоноситель, а по другой части теплообменных каналов - дополнительный теплоноситель, смешивают их потоки между собой на заданном участке0 A method of regulating the temperature regime in which the main liquid coolant is supplied through heat exchange channels and mixed with an additional liquid coolant, so that in order to optimally distribute the temperature and the surfaces of the working bodies of the polymer equipment, first, the temperatures of both heat carriers are equalized, and then at the same time times0. separately supply the main heat carrier along the part of the heat exchange channels, and the additional heat carrier along the other part of the heat exchange channels, mix their flows among themselves in a given section 5 теплообменных каналов и отвод т смешанную жидкость по последним.5 heat transfer channels and the mixed fluid is drained off in the latter. 4tf4tf t. ьt. b