Розроблення енергоефективних процесів та обладнання виробництва полімерних труб різного призначення

Проаналізовано існуючі моделі та методики розрахунків процесу охолодження одно- і багатошарових полімерних труб різного призначення, розглянуто основні фактори, що впливають на стабільність процесу і якість готової продукції. Установлено, що існуючі моделі та методики стосуються лише одношарових гладких труб.

Розроблено фізичну і математичну моделі, алгоритм і програму розрахунку одно- і двостороннього процесу охолодження багатошарових гофрованих полімерних труб. Установлено, що під час одностороннього зовнішнього охолодження ділянки внутрішнього шару гофрованої труби під гофрами охолоджуються дуже повільно, що обумовлено значним термічним опором повітря у гофрах стінки. Під час же одночасного зовнішнього і внутрішнього охолодження труби час охолодження скорочується в декілька разів.

Удосконалено фізичну і математичну моделі, алгоритм і програму розрахунку процесу охолодження гладких полімерних труб, у яких враховано особливості охолодження багатошарових труб і теплообмін на внутрішній поверхні труби. Розроблені алгоритм і програма розрахунку процесу охолодження гладких полімерних труб дають змогу визначити раціональні параметри систем охолодження.

Експериментально досліджено процес двостороннього охолодження двошарових гофрованих полімерних труб. Підтверджено адекватність розроблених математичних моделей (відхилення результатів розрахунків від експериментальних даних для різних умов процесів не перевищує 7…25 %).

Установлено, що під час охолодження багатошарових гофрованих полімерних труб в разі застосування повітря для внутрішнього охолодження час процесу скорочується на 15…40 %, а в разі застосування повітряно-водяної суміші – на 20…80 %.

Розроблені алгоритм і програма розрахунку процесу охолодження гладких полімерних труб дали змогу визначити раціональні параметри систем охолодження, що забезпечило можливість скоротити час охолодження до 80 %, зменшити ресурсоємність процесу виготовлення полімерних труб на 10…15 % та енергоємність – до 30 %, а також підвищити якість одержуваних виробів.

Установлено, що застосування двостороннього охолодження полімерних труб зменшує вплив початкової температури охолодної води на тривалість процесу. Це дає змогу застосовувати охолодну воду з температурою 6…20 °С без зміни параметрів роботи трубної лінії та уникнути зайвих енергетичних витрат в контурі системи охолодження.

Експериментально досліджено можливість раціоналізації процесу охолодження полімерних труб застосуванням дискретної системи охолодження (чергуванням ділянок водяного і повітряного охолодження). Встановлено, що застосування такої системи дає змогу скоротити витрати охолодної води майже на 50 % і зменшити довжину зони охолодження на 10 % у разі охолодження гофрованих полімерних труб, у разі гладких труб – на 47 % і 22 %, відповідно.

Надано рекомендації щодо організації технологічного процесу охолодження одно- і багатошарових гладких і гофрованих полімерних труб різного призначення.