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能量衡算案例分析技巧和方法

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:板材挤出生产热量衡算某PS板材挤出生产时,机筒内熔体压力为10.3MPa,原料初温21℃,加热至203℃。已知:①PE薄膜离开口模温度为:t1=120℃,PE黏结温度t2=40℃;②压缩空气入口温度t1=25℃,离开薄膜温度t2=27℃;③薄膜产量GPE=150kg/h=0.04kg/s.解:根据能量守恒定律,冷风吸收的热量应等于薄膜放出等热量,即:Q吸=Q放。③总耗电量:3812724.3+40000=3852724.3④单产耗电量:本设计年产量为3000t,则每吨管材平均耗电量为:3852724.3 ÷3000=1284.2

能量衡算案例分析技巧和方法

(1)板材挤出生产热量衡算

某PS板材挤出生产时,机筒内熔体压力为10.3MPa,原料初温21℃,加热至203℃。计算挤出机所需加热功率、单位时间内物料所需热量。

解:采用焓值法计算

①查表:

p1=1 atm=0.1MPa,t1=21℃,h1=24801.69(J/kg);

p2=10.3MPa,t2=203℃,h2=475999.10(J/kg)

②物料所需热量计算:

Qh=Gm,psh2-h1

Δh=h2-h1=475999.10-24801.69=451197.41(J/kg)

假设:每小时单机处理物料量

Gm,ps=100(kg/h)=0.028(kg/s)

Qh=Gm,psΔh=0.028×451197.41=12633.53(J/s)=12.6(kW)

物料所需热量,即为挤出机应提供的热量。所以选择设备的加热功率值必须大于此值,将加热损失考虑进去。

(2)吹塑薄膜冷却风量计算

吹塑薄膜生产过程中,挤出机口模出来的膜泡,需要用吹冷风冷却到一定的程度,否则,薄膜经牵引棍易“粘连”在一起,无法成型制品。冷却需要风量大小是选择风机型号的主要依据。下面以PE薄膜生产为例,计算所需冷却风量并选择风机。

已知:①PE薄膜离开口模温度为:t1=120℃,PE黏结温度t2=40℃;②压缩空气入口温度t1=25℃,离开薄膜温度t2=27℃;③薄膜产量GPE=150kg/h=0.04kg/s.

解:根据能量守恒定律,冷风吸收的热量应等于薄膜放出等热量,即:Q=Q。计算冷却风量大小,需要求标准大气压下压缩空气的风量qva

①查表:PE热焓:t1=120℃,h1=460938.46J/kg;t2=40℃,h2=96719.7J/kg;

压缩空气比热容

cp=1010J/(kg·K)

②薄膜冷却放出的热量:

标准状态下,p1=0.1MPa,T1=273K,空气1 mol=22.4L,1 mol=29g

根据则:

体积流量

根据以上数据查《风机产品的样本》,按所需风量及常压选一台适合的风机。

(3)管材生产冷水计算

年产3000t PVC塑料管材生产车间设计中,管材定型以水冷方式,计算每吨管材耗水量。

水被作为冷却剂使用,根据公式mw=Q2/cTk-T0)进行计算。(www.xing528.com)

PVC比热容为1.84kJ/(kg·℃);水比热容为4.18kJ/(kg·℃)

①挤出冷却水用量:假如管材出口模温度180℃,冷却到40℃;冷却水入口温度20℃,出口温度40℃。则:

mw=Q2/cTK-T0

=0.44×(3000 +181.92)×(180-40)/1×(40-20)=8400.27(t)

②冷混机冷却水用量:假设冷混机进料温度110℃,出料温度40℃;进水温度20℃,出水温度40℃。则:

mw =0.44×3050.2×(110-40)/1×(40-20)=4697(t)

考虑到其中的损耗量,设用量系数为1.2,则冷却需要总水量为:

(8400.27+4697)×1.2=15716.7(t)

则管材每吨耗水量为:

15716.7/3000=5.24(t)

为了节约用水,水可以根据具体情况进行循环使用。

(4)车间耗电量计算

计算年产3000t硬质聚氯乙烯(PVC)管材车间所需用电量,具体数据根据选用设备规格,查相关设备手册。

聚氯乙烯管材生产电能消耗主要在动力、工艺加热和照明等场合。如高混机、冷混机、挤出造粒机和挤出机等定型设备,鼓风机、破碎机、货梯等辅助设备都需要消耗电能。为了计算方便,在这些定型设备消耗的电能上乘以一个余数1.1。计算如下:

①定型设备电量消耗:

根据提供的设计和设备资料,各设备的利用率和功率如下:

高混机2台,利用率为0.85,功率为42kW;

冷混机2台,利用率为0.85,功率为7.5kW;

挤出造粒机3台,利用率为0.85,功率为100kW;

挤出机及辅机7台,利用率为0.95,每台额定功率为22kW。则定型设备耗电约为:

(42×0.85×2+7.5×0.85×2+100×0.85×3+22×0.95×7)×297.5×24×1.1

=(71.4+12.75 +255 +146.3)×297.5×24×1.1

=3812724.3(kW·h)

②非常用设备用电量:估计为40000kW·h。

③总耗电量:3812724.3+40000=3852724.3(kW·h)

④单产耗电量:本设计年产量为3000t,则每吨管材平均耗电量为:3852724.3 ÷3000=1284.2(kW·h)

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