Extrusion Russian Edition 4-5-2020

ЭКСТРУЗИЯ 38 ЭКСТРУЗИЯ 4-5/2020 Конвекционное охлаждение в рукавной экструзии При экструзии пленочного рукава с раздувом в разном соотношении про- являются такие механизмы теплопере- дачи, как теплопроводность, конвекция и излучение тепла [13]. Теплопрово- дностью в направлении экструзии и по окружности выдувной пленки обычно можно пренебречь из-за небольшой теплопроводности пластмасс. Теплом, отводимым за счет излучения, также можно пренебречь по сравнению с вы- нужденной конвекцией. С учетом выше- сказанного мощность конвекционного охлаждения можно описать следующим уравнением [5]: = A · α m · Δ T (1), где — передаваемый поток тепла; A — площадь, передающая тепло; α m — средний коэффициент тепло- передачи; Δ T — разность температур охлаждаю- щего воздуха. Для наружного охлаждения зон обра- зования рукава распространение полу- чили так называемые воздушные кольца, которые охлаждают рукав пленки с по- мощью конвекции. Эти системы посто- янно совершенствуются для повышения эффективности производственных ли- ний. Например, были разработаны двух- уровневые кольца, воздушные кольца с двумя или тремя дюзами и воздушные кольца с регулируемой высотой. Кроме того, разработаны системы, специально рассчитанные для устройств охлажде- ния рукава, с длинной горловиной, ко- торые используются на производстве пленок из полиэтилена низкого давле- ния (ПЭНД). Существенным недостатком конвек- ционного охлаждения является низкий коэффициент теплопередачи охлажда- ющего воздуха, который коррелирует с числом Рейнольдса потока воздуха со- гласно следующему уравнению: α m = λ L · Nu (Re, Pr)~Re (2), где λ — теплопроводность протекающей жидкости; L — репрезентативная длина твердого тела; Nu — так называемое число Нус- сельта. Число Нуссельта представляет собой безразмерный показатель из теории по- добия переноса тепла, который характе- ризует улучшение переноса тепла с по- верхности [10]. Оно пропорционально числу Рейнольдса Re (Nu~Re). Согласно уравнению (3) повышение коэффициента теплопередачи достига- ется, например, за счет повышения ско- рости потока охлаждающего воздуха v при постоянной плотности ρ , характе- ристической длине d и динамической вязкости воздуха η [6]: Re = ρ · ν · d η (3). Однако скорость потока охлаждаю- щего воздуха ограничивается возни- кающей нестабильностью рукава или процесса экструзии. Скорость потока охлаждающего воздуха при постоянной стабильности рукава может быть допол- Гибкий воздуховод для экструзии пленки с раздувом рукава Для обеспечения эффективного производства выдувных пленок необходимо увеличивать мощность экструзионной линии. Однако такое наращивание вступает в противоречие с ограничениями скорости охлаждения рукава пленки, и поэтому существующие системы охлаждения рукава постоянно совершенствуются и оптимизируются. Низкая скорость / высокое статическое давление Высокая скорость / низкое статическое давление Рукав пленки Устройство подачи воздуха Устройство подачи воздуха Охлаждающее кольцо Рисунок 1. В зазоре для образования потока воздуха между рукавом пленки и воздуховодом скорость движения воздуха увеличивается, что приводит к уменьшению статического давления