ПЭНП (ПЭВД) получают полимеризацией этилена в массе  при высоком давлении. Условия  полимеризации:

Т = 275÷300 ˚С

Р = 160÷300 МПа.

Таблица 3.1 - Характеристика марочного ассортимента

( минимальные  и максимальные значения для  промышленных марок)

Примечание: NB - не разрушается. 

Выбираем полиэтилен марки ПЭ 15803 – 020.

Таблица 3.2 - Свойства ПЭ 15803 - 020

 

 

4 Материальный расчет  производства

 

Исходные данные:

Изделие: лист; ширина 150 см, толщина 3мм.

Годовая производственная программа: 1000 т/год. 

Решение.

1. Рассчитываем действительный годовой фонд времени непрерывной работы оборудования:

 

, 

где t_н - номинальный годовой фонд времени, ч/год, равный 

, 

где д_к - количество календарных дней в году; д_n - количество дней режимных простоев;

  t_сут - длительность работы оборудования за сутки, ч.

К_и - коэффициент использования оборудования во времени;   

, 

где К_рм, К_т - коэффициенты, учитывающие потери времени на ремонт оборудования и технологические переналадки соответственно. 

 

      Определяем  часовую мощность производства: 

, 

где G - годовая мощность производства, т/год. 

кг/ч. 

2. Рассчитываем расходный коэффициент:

 

 

где К₁ - коэффициент, характеризующий безвозвратные потери при транспортировке, расфасовке и загрузке сырья; нормативное значение К₁ = 0,001;

К₂ - коэффициент, характеризующий безвозвратные потери при экструзии (угар, летучие), К₂ (для ПЭ) = 0,0020;

   К₃ - коэффициент, учитывающий возвратные отходы, К₃ = 0,0200;

   К₄ - коэффициент, учитывающий безвозвратные потери при сушке сырья, К₄ = 0,0005;

   К₅ - коэффициент, учитывающий безвозвратные потери при подготовке возвратных отходов к вторичной переработке; нормативное значение К₅ = 0,0010 , в т. ч. дробление листов 0,5К₅, грануляция крошки 0,2К₅,  смешение гранул со свежим сырьем 0,3К₅;

   К₆ - коэффициент, учитывающий безвозвратные отходы при экструзии, К₆ = 0,0120;

   K₇ – коэффициент, учитывающий возвратные отходы при обрезке кромок, К₇ = 0,02;

   К₈ – коэффициент, учитывающий возвратные отходы при резке на листы, К₈ = 0,001;

   К_э – коэффициент, учитывающий возвратные отходы при экструзии, К_э = 0,02,

   К_в – коэффициент, учитывающий все возвратные отходы.

   Все значения коэффициентов принимаются из [ 1,таблица 14]. 

   

 

   Так как  возвратные отходы после соответствующей подготовки повторно используются (60%) в процессе получения листов, то определяем уточненный расходный коэффициент и норму расхода: 

   

, 

   

, 

где α – доля возвратных отходов, используемых в  технологическом процессе, %;

   m_o – масса единицы продукции, кг. 

   

. 

   

, 

   

 кг/кг. 

3. Часовой расход сырья:

 

 кг/ч. 

4. Расход  сырья в год:

 

 т/год. 

5. Расчет  количества безвозвратных потерь:

при транспортировке, расфасовке и загрузке сырья: 

кг/ч; 

безвозвратные потери при экструзии (летучие): 

 кг/ч; 

потери при  сушке сырья: 

кг/ч; 

твердые потери при экструзии: 

кг/ч. 

6. Расчет  количества возвратных отходов

Всего получается возвратных отходов:  

кг/ч. 

Потери при  подготовке возвратных отходов: 

всего потерь: кг/ч, 

в том числе:

при дроблении  отходов :  кг/ч,

при грануляции: кг/ч,

при смешении гранул со свежим сырьем : 

кг/ч. 

Используется  возвратных отходов в этом же производстве 60%, что составляет: 

кг/ч. 

Это количество возвратных отходов смешивается  со свежим сырьем в соотношении 4:6. Свежего сырья требуется:  

кг/ч. 

Всего вторичного сырья после операции смешения, используемого  в данном производстве, получается: 

кг/ч. 

Оставшиеся 40% гранулированных возвратных отходов  используются в качестве вторичного продукта в другом производстве: 

кг/ч. 

По результатам  расчетов составляем схему материального  потока.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Рисунок 4.1 - Схема материального потока

 

5 Выбор, расчет  производительности и количества основного оборудования для изготовления изделия

      Выбираем  экструдер марки ЧП 160*20

      Исходные  данные:

      Диаметр червяка, мм                     D = 160

      Число оборотов шнека, об/мин       n = 34

      Головка щелевая: L = 10 см;

      Решетка: z = 30, d₂ = 0,5 см, = 0,7 см;

      Сетка: F = 800 см²; n = 10; d = 0,02 cм; = 10 см.

      Выбираем  технологическую линию марки  АЛ-1500 и экструдер марки ЧП 160*20 с производительностью G_л = 220 кг/ч [1, приложение 4].

      Количество технологических линий: 

      

 

где G_ч – часовая мощность производства (из материального потока), G_ч = 146,2 кг/ч;

   G_л – проектная производительность технологической линии, G_л = 220 кг/ч.

   Количество  линий принимаем: 1. 

      5.1 Расчет коэффициента геометрической формы 

      

 

где К₁ - коэффициент, зависящий от профиля и геометрических размеров формующих сечений головки,

   К_ф.с. , К _р - коэффициент, зависящий от профиля фильтрующей сетки и решетки; 

 

 

 

где b - ширина щели, см, b = 150;

   h - высота щели, см, h = 0,3;

   L - длина прямоугольной щели, см;

   F- площадь фильтровального элемента, см²;

   z - число отверстий в сетке и решетке;

   d - диаметр отверстий, см;

- толщина  фильтрующих элементов,  см. 
 

   5.2 Производительность  экструдера  

      5.2.1 Принимаем степень сжатия в  шнеке из соотношения  i = 1 - 6; i = 2,3.

5.2.2 Длина шнека 

 

5.2.3 Определяем  геометрические параметры шнека:

• глубина спирального канала в начале зоны загрузки h₁ определяется по соотношению h₁ = (0,12-0,16)D

 

      

 

•  глубина  спирального канала в зоне  дозирования

 

 см; 
 

•  глубина  спирального канала в зоне  сжатия

 

      

, 

где L₀ = L-L_н ; L_н = (0,4-0,6)L, принимаем L_н = 0,5·320 = 160 см; L₀  = 320 – 160 = 160 cм;