Разработка энергоэффективных процессов и оборудования производства полимерных труб различного назначения

Проанализированы существующие модели и методики расчётов процесса охлаждения одно- и многослойных полимерных труб различного назначения, рассмотрены основные факторы, влияющие на стабильность процесса и качество готовой продукции. Установлено, что существующие модели и методики касаются лишь однослойных гладких труб.

Разработаны физическая и математическая модели, алгоритм и программа расчётов одно- и двустороннего процесса охлаждения многослойных гофрированных полимерных труб. Установлено, что в процессе одностороннего внешнего охлаждения участки внутреннего слоя гофрированной трубы под гофрами охлаждаются очень медленно, что обусловлено значительным термическим сопротивлением воздуха в гофрах стенки. Во время же одновременного внешнего и внутреннего охлаждения трубы время охлаждения сокра-щается в несколько раз.

Усовершенствовано физическую и математическую модели, алгоритм и программу расчётов процесса охлаждения гладких полимерных труб, в которых учтены особенности охлаждения многослойных труб и теплообмен на внутренней поверхности трубы. Разработанные алгоритм и программа расчётов процесса охлаждения гладких полимерных труб позволяют определить рациональные параметры систем охлаждения.
Экспериментально исследован процесс двустороннего охлаждения двухслойных гофрированных полимерных труб. Подтверждена адекватность разработанных математических моделей (отклонение результатов расчётов от экспериментальных данных для различных условий процесса не превышает 7…25 %).

Установлено, что во время охлаждения многослойных гофрированных полимерных труб в случае использования воздуха для внутреннего охлаждения время процесса сокращается на 15…40 %, а в случае использования воздушно-водной смеси – на 20…80 %.

Разработанные алгоритм и программа расчётов процесса охлаждения гладких поли-мерных труб позволили определить рациональные параметры систем охлаждения, что обеспечило возможность сократить время охлаждения до 80 %, уменьшить ресурсоёмкость процесса изготовления полимерных труб на 10…15 % и энергоёмкость – до 30 %, а также повысить качество получаемых изделий.

Установлено, что применение двустороннего охлаждения полимерных труб уменьшает влияние начальной температуры охлаждающей воды на продолжительность процесса. Это позволяет использовать охлаждающую воду с температурой 6…20 °С без изменения параметров работы трубной линии и избежать лишних энергетических затрат в контуре системы охлаждения.

Экспериментально исследована возможность рационализации процесса охлаждения полимерных труб применением дискретной системы охлаждения (чередованием участков водяного и воздушного охлаждения). Установлено, что применение такой системы позволяет сократить расход охлаждающей воды почти на 50 % и уменьшить длину зоны охла-ждения на 10 % в случае охлаждения гофрированных полимерных труб, в случае гладких труб – на 47 % и 22 %, соответственно.

Даны рекомендации по организации технологического процесса охлаждения одно- и многослойных гладких и гофрированных полимерных труб различного назначения.