Чиллер для гранулятора и стренговой ванны: расчёт

Чиллер для линии грануляции рассчитывают по килограммам полимера в час: расплавленные стренги из фильеры экструдера проходят через стренговую ванну, остывают до 30–60 °C и режутся гранулятором, а корпус и редуктор экструдера тоже охлаждаются водой. Калькулятор считает холодопроизводительность по полимеру, производительности и приводу экструдера и показывает расход воды на ванну.

Расчёт чиллера для линии грануляции

Производительность, кг/ч Полимер Полипропилен (ПП) Полиэтилен низкого давления (ПЭВП) Полиэтилен высокого давления (ПЭНП) ПЭТ Полиамид (ПА6) АБС-пластик Полистирол (ПС) ПВХ Привод экструдера, кВт

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

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

108,5

кВт

Стренги в ванне, кВт

83,3

Корпус и редуктор, кВт

11,0

Расход воды, м³/ч

18,7

Температура воды, °C

15

Подобрать чиллер на 108,5 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Оборудование не укладывается в калькулятор? Опишите задачу словами — ассистент посчитает нагрузку и подберёт чиллер

Что охлаждаете, сколько и при какой температуре Посчитать и подобрать

Откуда берётся тепло

• Стренги. Почти вся нагрузка — тепло расплава, которое полимер отдаёт воде ванны при остывании и кристаллизации; у полиэтилена и полипропилена его в разы больше, чем у ПВХ и полистирола.
• Корпус и редуктор экструдера. Двухшнековый компаундирующий экструдер охлаждает зоны корпуса и масло редуктора; калькулятор берёт 10 % мощности привода.
• Гранулятор и сушилка. Нож и центрифужная сушилка греют гранулы трением, но их тепло уходит в воздух. Масло редуктора, если оно на отдельном контуре, считают как в справочнике об охладителе масла.

Коэффициенты тепла полимеров те же, что в задаче о чиллере для экструдера: там считают трубы и профили с калибраторами, здесь — компаундирование и грануляцию.

Формула

Q_с = G × q / 3600

Q_п = P × 0,1

Q = (Q_с + Q_п) × (1 + k)

• Q_с — тепло стренг, кВт; G — производительность, кг/ч; q — тепло полимера при остывании до 30–60 °C, кДж/кг (таблица ниже).
• Q_п — корпус и редуктор экструдера, кВт; P — мощность привода, кВт; 0,1 — доля мощности, уходящая в воду.
• k — запас, доля. Нагрев воды в ванне 5 °C, расход V = Q / (1,163 × 5).

Если ванну для ПА и ПЭТ держат при 30–40 °C, чиллер на воду 15 °C ставят с подмесом — расчёт температуры смешения, или подбирают индивидуально на тёплую воду.

Пример расчёта

Линия грануляции полипропилена 500 кг/ч, привод экструдера 110 кВт, вода 15 °C, запас 15 %.

1. Стренги: Q_с = 500 × 600 / 3600 = 83,33 кВт.
2. Корпус и редуктор: Q_п = 110 × 0,1 = 11,0 кВт.
3. С запасом: Q = (83,33 + 11,0) × 1,15 = 108,48 кВт, округлённо 108,5 кВт.
4. Расход воды: V = 108,48 / (1,163 × 5) = 18,7 м³/ч.

Типовые ошибки

• Открытая ванна прямо на испаритель. В ванну попадают обрывки стренг, пыль и пластификатор; воду ванны отделяют теплообменником, иначе испаритель забивается, — схема в справочнике о пластинчатом теплообменнике.
• Считать по ТЭНам экструдера. Нагреватели работают только на разогреве; тепло в ванну даёт расплав, и считают по килограммам в час.
• Короткая ванна вместо холодной воды. Если стренги не успевают остыть, гранулы слипаются в сушилке; удлиняют ванну, а не опускают температуру ниже 10 °C, при которой ванна потеет.
• Подводная грануляция на чиллере 15 °C. Подводные грануляторы работают на технологической воде 50–80 °C; чиллер там охлаждает только корпус и редуктор, а воду гранулятора охлаждают отдельным контуром.

Буферный бак сглаживает пуски линии и смену рецептур — расчёт объёма бака-аккумулятора.

Вопросы и ответы

Сколько холода нужно линии грануляции?

Линии грануляции нужно снять тепло стренг — 600 кДж/кг для полипропилена, 720 для ПЭВП, 280 для ПВХ — плюс 10 % мощности привода экструдера на корпус и редуктор: 500 кг/ч полипропилена с приводом 110 кВт дают 83 кВт на стренги и 11 кВт на экструдер, с запасом — около 108 кВт.

Какая вода нужна в стренговую ванну?

В стренговую ванну для полиолефинов, АБС и ПВХ дают воду 15–30 °C, для полиамида и ПЭТ ванну держат при 20–40 °C, чтобы стренги не растрескивались. Если ванне нужны 30–40 °C, чиллер на воду 15 °C ставят с подмесом или подбирают индивидуально на тёплую воду.

Входят ли гранулятор и сушилка в нагрузку чиллера?

Гранулятор и центрифужная сушилка в нагрузку чиллера не входят: нож и сушилка греют гранулы трением, но это тепло уходит в воздух. В воду идут только стренги в ванне и корпус с редуктором экструдера.