Факты о смешивании ПВХ: Факт # 2

Часто говорят, что за счет высокого энергопотребления и высокого крутящего момента можно сократить цикл смешивания ПВХ. Крутящий момент действительно является частью уравнения, однако на продолжительность смешивания влияют и другие факторы, о которых следует рассказать отдельно.

Взаимосвязь между энергопотреблением и крутящим моментом

Энергопотребление и крутящий момент взаимосвязаны. Не вдаваясь в технические детали электрической и механической энергии, оговорим, что энергопотребление можно рассчитать по формуле: «P=IE», где «Е» – напряжение, постоянный показатель доступной электросети, а «I» – ток, переменная характеристика, зависящая от проделанной работы.

Рассчитать приложенный крутящий момент можно по формуле: T=(9549*P)/rpm. Константа 9549 является коэффициентом пересчета из кВт и min/–1 в Нм, при этом «rpm» – скорость двигателя в об/мин. При постоянной скорости двигателя единственной переменной величиной является энергопотребление P, которое так же эффективно влияет на крутящий момент. Крутящий момент вала смесительного контейнера зависит от передаточного числа клиноременной передачи.

Энергопотребление, крутящий момент и их взаимосвязь с энергией

Обе переменные говорят оператору о том, сколько мощности вращающиеся лопасти передают смесителю-нагревателю. За счет трения, возникающего от движения лопастей, материалы в емкости смесителя нагреваются. При увеличении трения между вращающимися смесительными инструментами выделяется большее количество тепла и растет крутящий момент.

Показатели мощности и крутящего момента регулируются системой управления ПЛК, где Мощность представляет собой суммарное потребление и не указывает на мощность, требуемую для смешивания материала. Следовательно, энергопотребление пустого смесителя с инструментами определяется и вычитается из общего потребления. Поскольку система управления ПЛК регистрирует каждую секунду процесса, мы получаем показатель в «Ас» (ампер-секунда). Умножая «Ас» на напряжение «Е», получаем единицу измерения энергии – Джоуль. Таким образом, суммируя энергию в Джоулях за период смешивания, можно определить эффективную энергию, приложенную к смеси в процессе смешивания.

Доказательство факта о смешивании №2:

Энергопотребление в минуту, от большего к меньшему

Анализ данных, полученных в результате проведения нескольких испытаний с материалом, показал отсутствие какой-либо связи между продолжительностью смешивания и энергопотреблением.

В таблице справа приведены результаты 11 испытаний с разными формулами, отсортированные по показателям энергии на минуту смешивания от большего к меньшему.

Как видно из таблицы, только в одном испытании высокое энергопотребление привело к ускорению нагрева материала при смешивании. В остальных случаях высокое энергопотребление и продолжительность нагрева не были связаны.

Какие же факторы влияют на время смешивания?

На время смешивания влияет несколько величин. Во-первых, крутящий момент, являющийся свидетельством трения. Во-вторых, смесительная воронка, возникающая вследствие трения и сдвига между частицами. Также на продолжительность смешивания влияет удельная теплоемкость компонентов смеси, таких как пластификатор, CaCO₃ и.т.д.,  и количество и тип ингредиентов, меняющих агрегатное состояние в температурном диапазоне смешивания.

Пояснение двух эффектов:

Правильная смесительная воронка

Наряду с энергопотреблением, для гомогенизации компонентов смеси чрезвычайно важно формирование смесительной воронки как следствие трения между частицами.

Известно, что ПВХ крайне чувствителен к сдвигу. Частицы ПВХ сопротивляются сдвигу, созданному воронкой. Этот эффект наблюдается в ходе испытаний с формированием разных воронок.

Удельная теплоемкость компонентов смеси

Удельная теплоемкость представляет собой энергию, необходимую для повышения температуры определенного количества материала на 1 (один) градус Кельвина. У каждого материала своя удельная теплоемкость, однако у некоторых веществ эти величины сопоставимы.

Ниже приведем удельную теплоемкость наиболее частых ингредиентов смеси ПВХ:

• ПВХ – 850 Дж/(кг·K)
• CaCO₃ – 822 Дж/(кг·K)
• Пластификатор – 1750–2000 Дж/(кг·K)
• Вода (влага) – 4186 Дж/(кг·K)

Свяжитесь с нами для получения более подробной информации.

Вас интересуют бесплатные испытания в нашем испытательном центре? – Напишите нам об этом!

Особая благодарность за помощь в подготовке данной статьи моему коллеге Эду Форду!

Автор: Николас Геринг, торговый представитель в области ПВХ