Переход с воздушного на водяное охлаждение цилиндров

[Alex001]

Уважаемые коллеги, добрый день!
У нас на производстве работает двухшнековый экструдер, охлаждение зон осуществляется воздухом, вентиляторы установлены под каждой зоной. В воздухе в цеху в большом количестве присутствует пыль, грязь, взвеси.
Мы намучились менять и ремонтировать вентиляторы, они постоянно забиваются и выходят из строя..

Приняли решение уйти от подобных систем обдува, и установить цилиндры с водяным охлаждением.
Мы не смогли найти какой либо литературы или даже упоминаний о данном вопросе.
Европейские производители советуют и предлагают установку сварных зон, с большим количеством и увеличенной каналов под охлаждение.
А в качестве бюджетной альтернативы мы думаем, что можно просто просверлить несколько отверстий в цилиндрах и пустить по ним воду.

Пожалуйста подскажите, какой из этих вариантов оптимальнее из вашего опыта. Вот лишь несколько вопросов, которые всплывают:
1) Как и насколько сильно влияет площадь и длина водяных каналов в цилиндре на скорость охлаждения.
2) Предположим существует цилиндр с длиной каналов в 1 метр, а есть с длиной в 20 метров, за какое время в каждом из случаев можно понизить температуру на зоне на 5 градусов, например с 250 градусов до 245 градусов цельсия.
3) Уверен, среди присутствующих, есть те кто имел опыт работы с подобными системами, расскажите пожалуйста, какое количество отверстий у вас в цилиндрах, какова длина общего пути прохождения водой ?
4) С какой скоростью и под каким давлением нужно подавать воду в цилиндр, есть ли какие то теоретические расчёты ?
5) Как бороться с коррозией и с забитыми накипью каналами ? Из вашего опыта, как часто забиваются зоны и как их чистить ?

Очень надеюсь на вашу профессиональную помощь.
Заранее спасибо!

[Figaro]

В воздухе в цеху в большом количестве присутствует пыль, грязь, взвеси.
Мы намучились менять и ремонтировать вентиляторы, они постоянно забиваются и выходят из строя..

У Вас безлюдное производство?

[sedoykornet]

"Приняли решение уйти от подобных систем обдува, и установить цилиндры с водяным охлаждением."

Добрый вечер! Принятое решение лучше забыть. Дешевле купить хорошие вентиляторы и установить на них сетки с синтепоном (фильтрующий элемент). Вынули, продули, забыли до следующего перегрева зоны.
Вы не указали что производит Ваш экструдер. Поэтому перечислю с чем работал. На 2-х шнековых Краусс Маффай раньше устанавливали масляную систему охлаждения с маслостанцией
Водяная система охлаждения используется в комбинированных алюминиевых нагревателях. По внутреннему радиусу проложены тены в керамике, по внешнему радиусу каналы охлаждения с штуцерами. К этим нагревателям прилагается система трубопроводов с электромеханическими клапанами.
На некоторых одношнековых китайцах встречал очень толстые алюминиевые нагреватели ( 40-50мм.) с пассивным охлаждением, как радиаторы тиристоров. Позиционируются как энергосберегающие.
Что бы понять как устроена и работает система нагрев-охлаждение, посмотрите экструдер для производства вспененного полиэтилена методом физического вспенивания газом ( в Подмосковье есть).
Ещё один добрый совет. При такой запылённости следите за частотником гл.привода - сгорит если не чистить.
P.S. По быстрому и дёшево сляпать не получиться, только деньги потратите.

[sedoykornet]

"Мы не смогли найти какой либо литературы или даже упоминаний о данном вопросе.
Европейские производители советуют и предлагают установку сварных зон, с большим количеством и увеличенной каналов под охлаждение.
А в качестве бюджетной альтернативы мы думаем, что можно просто просверлить несколько отверстий в цилиндрах и пустить по ним воду."

Если Вы ещё не отказались от модернизации - продолжу.
Просто просверлить несколько отверстий и пустить по ним воду не получиться. Немного посчитал по комплектующим: бюджетнее фильтра на вентиляторы, из листов оцинковки сделать сделать вентиляцию и нанять уборщицу в цех. Если для персонала работать в грязи норма, надо перевоспитывать.
Читать лекции по теплотехнике и материаловедению не вижу смысла. Просто предскажу возможные результат Вашей модернизации.
-Самый удачный вариант. Нагреватели работают, охлаждение работает, температура в норме - материал холодный.
- При удачном стечении обстоятельств и коротком мат.цилиндре всё работает, но у вас пульсация.
- При неудачном техническом решении и диаметре более 80мм поведёт цилиндр, сломаете шнеки.
Отработанные технические решения.
Масляное охлаждение. Материальный цилиндр фрезеруется снаружи по спирали. При разном диаметре зон - каждая зона. В от фрезерованный канал укладывается медная трубка высокого давления. Далее через металлические трубки высокого давления подсоединяется к масло станции. Теплообменник масло станции подсоединяется к системе охлаждения. Применяется масло с рабочей температурой не менее 300град.
При водяном охлаждении применяется комбинированные алюминиевые нагреватели с встроенными тенами и каналами охлаждения. А также система электро клапанов, работающих с контроллерами температуры. Без электро клапанов, открывающих и закрывающих каналы охлаждения, добиться стабильного процесса экструзии невозможно. Повторюсь Вы не описали сам экструдер и тип изделия, который производите.
Особенности нагревателей при охлаждении водой. При работе нагревателя температура теплового потока 280-500град. в зависимости от типа нагревателя, мощности и силы тока в режиме пит-регулирования. Поэтому выпадение солей неизбежно. Подумайте как будете чистить каналы: механически или мыть с химией. Если вода так себе, то забиваются очень быстро. Обычно применяется дистиллированная вода или другой теплоноситель типа "тосол".

[Alex001]

Уважаемый sedoykornet, спасибо за ваш ответ!
По вопросам, постараюсь уточнить и расписать более подробно.
Вопрос: в теории за сколько секунд зона должна охлаждаться на 5 градусов, например с температуры 250 до 245 градусов по цельсию. Нужно брать во внимание что максимальная скорость экструдера будет достигать 1000 оборотов, у большинства же пользователей скорость работы экструдера не превышает 500 - 600 об/мин.
На выставках разные производители двухшнековых машин на один и тот же размер цилиндра, у одних общая длина каналов - 2 метра, диаметром 10 мм, 8 каналов под воду, а у других производителей при таком же размере цилиндра - длина 20 метров, диаметр 10 и 28 каналов под воду (это абсолютный максимум со слов производителя запасных цилиндров из Германии).


figaro, производство не безлюдное, но от человеческого фактора хочется уйти.

[Maks42]

Без привлечения хорошего специалиста по двухшнековым экструдерам тут не обойтись.

[Лорик]

Пожалуйста подскажите, какой из этих вариантов оптимальнее из вашего опыта. Вот лишь несколько вопросов, которые всплывают:
1) Как и насколько сильно влияет площадь и длина водяных каналов в цилиндре на скорость охлаждения.
2) Предположим существует цилиндр с длиной каналов в 1 метр, а есть с длиной в 20 метров, за какое время в каждом из случаев можно понизить температуру на зоне на 5 градусов, например с 250 градусов до 245 градусов цельсия.
3) Уверен, среди присутствующих, есть те кто имел опыт работы с подобными системами, расскажите пожалуйста, какое количество отверстий у вас в цилиндрах, какова длина общего пути прохождения водой ?
4) С какой скоростью и под каким давлением нужно подавать воду в цилиндр, есть ли какие то теоретические расчёты ?
5) Как бороться с коррозией и с забитыми накипью каналами ? Из вашего опыта, как часто забиваются зоны и как их чистить ?

Первый и второй вопрос можно обсчитать, зная исходные данные: диаметр отверстий, длину каналов, температуру воды, давление и прочее. А можно взять готовое решение из существующего оборудования. Это проще.
3. В цилиндре делают два отверстия: вход воды и выход. А вся хитрость внутри. Там возможны несколько вариантов.
4. Все зависит от темпа охлаждения, но вообще давление в системе постоянное, и электромагинитными клапанами регулируют охлаждение по зонам.
5. Для этого надо использовать мягкую воду, чтобы каналы не забивались.

Пишите в личку, окажу посильную помощь.

[Lawego]

Можно было-бы посоветовать Вам недорогого Китайца который изготовит Вам цилиндр под жидкостное охлаждением, так ведь там потом надо делать подачу носителя управление охлаждением, охлаждение хладогенда. Датчики, клапона, трубки. Так вот я думаю может дешевле экструдер б.у. купить.

[Figaro]

figaro, производство не безлюдное, но от человеческого фактора хочется уйти.

Оно может надёжнее и проще будет избавиться от пыли и грязи?
Гораздо меньше будет вреда и людям, и оборудованию.

[Лорик]

Можно было-бы посоветовать Вам недорогого Китайца который изготовит Вам цилиндр под жидкостное охлаждением, так ведь там потом надо делать подачу носителя управление охлаждением, охлаждение хладогенда. Датчики, клапона, трубки. Так вот я думаю может дешевле экструдер б.у. купить.

Проще точно, но дешевле вряд ли получится.

[Томашев Михаил]

Честно говоря - какое может быть водяное охлаждение при +245°С? Вы с ума сошли?

Малейшие проблемы с протоком/шнеком - испарение и гидроудар, который разнесет вашу систему к чертям, или козёл и хрусьшнек.
А если масло/динил - пожароопасность/вредность.

Поставьте хорошие вентиляторы, можно даже на улице, и подводите воздух воздуховодами.

[Лорик]

Честно говоря - какое может быть водяное охлаждение при +245°С? Вы с ума сошли?

Вот это круто сейчас сказал!!!

[Denis_P]

я бы не сказал, что кто то сошел с ума, к примеру на большинстве компаундеов используется как раз таки водяное охлаждение, посмотрите те же KMB, GM, Union, Coperion и т.д..

По поводу длины охлаждающих каналов, история несколько другая - таких длинных каналов я никогда не видел. На большинстве компаундеров идет много коротких каналов (длина канала равна высоте и ширине сегмента цилиндра, т.е. в пределах 40-50 см), делается это как раз для того, чтобы вода не закипела. Но там: цилиндр сегментарный, с длиной зоны до 4D (соотв. их много), цилиндр прямоугольного сечения.
В экструдерах используются системы жидкостного охлаждения с длинными каналами, но там укладка производится по спирали, а теплоносителем выступает масло, поверьте с маслостанциями вы намучаетесь гораздо больше чем с вентиляторами. Но будет и плюс, что Вы не только охлаждаете, но и нагревать можете на старте. Но опять таки как правило, это актуально для последней или последних 2-х зон, хотя я видел цилиндры с нарезкой спирали под укладку канала на все зоны (но это был одношнековый для кабельных изолятов).

В целом, я бы все же использовал вентиляторы, если недостаточное охлаждение - берите нагреватели оребренные.

[DIZEL]

Всем добрый день, у меня такой вопрос - кто какой теплоноситель использует в жидкостной системе охлаждения экструдера? У нас используется термолан Н, осенью были проблемы с перегревом некоторых зон, решилось продавливанием забитых зон маслом с использованием гидростанции высокого давления, заменой термолана на новый и установкой фильтра на всю эту систему, первые две недели часто менял фильтра - на них оседали кусочки нагара, после этого проблема с охлаждением ушла. Неделю назад остановились примерно на неделю, при запуске ряд зон опять оказался забит нагаром, в некоторых фитингах пришлось высверливать, некоторые зоны продавились как и в прошлый раз с помощью гидростанции. Диапазон работы термолана Н - от -20 до +330, у нас же температуры не превышают 230, почему тогда образовывается нагар? Есть мысль - перед длительной остановкой выставить все зоны на минимальные температуры, дать машине остыть и только после этого выключать охлаждение. Хотя, на новогодние праздники была остановка на две недели, проблем не было при последующем запуске.
Прошу прощения за много букв

[Maks42]

Скорее всего у вас не жидкостная система охлаждения зон экструдера, а жидкостная система термостатирования (поддержания температур) зон экструдера.
Скорее всего масло где-то контактирует с кислородом и окисляется, либо это какая-то подделка.

[DIZEL]

Здравствуйте, спасибо за ответ, ну у нас в принципе масло контактирует с воздухом, так как в систему врезан бак, и он закрывается неплотно, к тому же там предусмотрен воздушный фильтр, правда, хз зачем он нужен