Определение основных параметров смесителей

Для составления технической характеристики необходимо определить основные рабочие параметры машины: направление и скорости вращения роторов, величины единовременной загрузки материалом, продолжительность цикла, температурный режим смешения и провести параметрические расчёты (определить мощность привода смесителя, давление в рабочей камере, производительность), используя приведенные ниже зависимости и методы, изложенные в литературе и лекционном курсе.

Смесители с z-образными лопастями периодического действия общего назначения нормализованы.

Их мощность определяется с учётом геометрических размеров лопасти:

здесь N – мощность, кг/см/с; n – частота вращения лопаcти, об/мин;
z – число лопастей; b – ширина лопасти; – плотность материала, кг/м³; – угол наклона лопасти, град; f – коэффициент трения материала о металл; R – радиус лопасти, м; r – радиус вала лопасти, м.

Производительность таких смесителей (кг/мин) рассчитывается по формуле:

,

где q – масса смеси, кг; – время загрузки исходных компонентов, мин; – время перемешивания, мин; – время выгрузки готовой смеси, мин.

Для определения некоторых геометрических параметров лопасти можно пользоваться следующими эмпирическими формулами (м).

Радиус лопасти можно определить из соотношения

,

где – плотность смеси, кг/м³; – коэффициент наполнения, длина корыта , ширина , высота . Расстояние между смежными парами лопастей (шаг) .

Смесители, лопасти которых занимают около 60% общего объёма закрытой смесительной камеры, называют закрытыми роторными смесительными машинами. Затраты мощности для двухроторного закрытого смесителя с овальными гребнями можно определить по следующей формуле:

(1)

где – средняя частота вращения переднего и заднего ротора, об/мин; – длины проекций длинной и короткой лопастей ротора, см; – диаметр гребня ротора по кромке, см; – зазор между кромкой гребня ротора и камеры, см; – ширина кромки, см.

Величина F определяется по соотношению

где i – число элементов, на которое разбивается серповидный зазор; – внутренний диаметр камеры смесителя, см; – зазор между гребнем ротора и камеры для элемента, см; – площадь сечения i-го элемента, см².

Реологические константы уравнения (1) для наполненных и ненаполненных каучуков ; уменьшается с возрастанием температуры и заметно увеличивается при повышении содержания наполнителя более 40 массовых частей.

В условиях, близких к реальным режимам смешения (температура до 373 К, , содержание наполнителя до 40 – 60 массовых частей), индекс течения смесей на основе цис-бутадиенового каучука составляет 0,10…0,15, на основе изопренового каучука Среднее значение k для цис-бутадиенового и изопренового каучука в этих условиях составляет 5…6 и 1…3 соответственно.

Производительность закрытых смесителей определяется массой загружаемой смеси, которая, в свою очередь, зависит от ёмкости смесительной камеры. Для расчёта производительности смесителя Q (кг/ч) можно пользоваться формулой

,

где V – объём загружаемой смеси (составляет 0,8 – 0,89 объёма камеры), м³; – плотность перерабатываемого материала или смеси, кг/см³; – коэффициент использования машинного времени (для обычных условий ); – продолжительность цикла смешения.

,

где – время загрузки смешиваемых материалов; – время закрытия и открытия затвора верхней загрузочной воронки; – время смешения; – время закрытия и открытия откидной стенки; – время загрузки смесителя.