Чиллер для экструдера: расчёт холодопроизводительности

Холодопроизводительность чиллера для экструдера определяет масса полимера, которая за час остывает в ванне, калибраторе или на валках. Калькулятор считает её по полимеру и производительности, добавляет охлаждение самого экструдера и показывает расход воды.

Расчёт чиллера для экструдера

Полимер Полиэтилен низкого давления (ПЭВП) Полиэтилен высокого давления (ПЭНП) Полипропилен (ПП) ПВХ Полистирол (ПС) АБС-пластик ПЭТ Полиамид (ПА6) Поликарбонат (ПК)

Производительность, кг/ч Привод, кВт

Охлаждение цилиндра Воздушное Водяное

Температура воды, °C Запас 10 % 15 % 20 %

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

37,7

кВт

Полимер, кВт

30,0

Экструдер, кВт

2,75

Расход воды, м³/ч

6,48

Температура воды, °C

12

Подобрать чиллер на 37,7 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Откуда берётся тепло

• Полимер. Расплав выходит из головки с температурой 180–230 °C и остывает до 30–60 °C. Это основная нагрузка, и она зависит от полимера и производительности линии.
• Зона загрузки. Горловину экструдера охлаждают водой, чтобы гранулы не слипались до того, как их захватит шнек.
• Редуктор. Масло редуктора отдаёт тепло воде в маслоохладителе.
• Цилиндр. У крупных экструдеров зоны цилиндра охлаждают водой: она снимает избыток тепла от трения полимера о шнек.

Формула

Тепло от полимера:

Q_п = G × q / 3600

Q_п — тепло от полимера, кВт; G — производительность линии, кг/ч; q — удельный теплосъём полимера, кДж/кг; 3600 — число секунд в часе.

Тепло от узлов экструдера:

Q_э = a × N

Q_э — тепло от экструдера, кВт; N — мощность привода, кВт; a — доля мощности привода, которая уходит в воду: 0,05 при воздушном охлаждении цилиндра (вода идёт только на горловину и редуктор) и 0,15 при водяном.

Холодопроизводительность чиллера с запасом и расход воды:

Q = (Q_п + Q_э) × (1 + k)

V = Q / (1,163 × 5)

Q — холодопроизводительность, кВт; k — запас в долях единицы, обычно 0,10–0,20; V — расход воды, м³/ч; 5 — нагрев воды, °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C), как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Пример расчёта

Линия выпускает трубу из ПЭВП, 150 кг/ч. Привод экструдера 55 кВт, цилиндр с воздушным охлаждением. Вода 12 °C, запас 15 %.

1. Тепло от полимера: 150 × 720 / 3600 = 30,0 кВт.
2. Тепло от экструдера: 0,05 × 55 = 2,75 кВт.
3. Холодопроизводительность с запасом: (30,0 + 2,75) × 1,15 = 37,66 кВт, округлённо 37,7 кВт.
4. Расход воды: 37,66 / (1,163 × 5) = 6,48 м³/ч.

Как выглядит установка на 37,7 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 40 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Считают по мощности привода. Привод 55 кВт не означает 55 кВт тепла: нагрузку задают полимер и килограммы в час. На ПВХ та же линия даёт в два с половиной раза меньше тепла, чем на ПЭВП. Для резиновых смесей, наоборот, считают именно по приводу — задача о чиллере для резиносмесителя.
• Не пересчитывают чиллер при смене полимера. Линию считали под ПВХ, а потом перевели на полиэтилен. Чиллер не справляется, вода в ванне нагревается, и линию приходится замедлять. Хватает ли чиллера на новом полимере, показывает проверка чиллера по показаниям.
• Занижают температуру воды в ванне. Слишком холодная вода охлаждает изделие неравномерно: растут внутренние напряжения, трубу и профиль ведёт. Чиллер при этом нужен крупнее. Как устроен контур с открытой ванной, рассказано в справочнике о чиллере для охлаждения воды.
• Подают на редуктор воду из контура ванны. Маслу нужна вода 25–30 °C, а не 12 °C: в холодном масле растут потери, на корпусе выпадает конденсат. Редуктор выносят в отдельный контур, как при охлаждении масла гидростанции, или поднимают температуру подмесом обратки — расчёт температуры смешения.