SU1479282A1 - Барабан дл производства тонких пленок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области полимерного машиностроени . Оно м.б. использовано в охлаждаемых и нагреваемых барабанах, гладильных каландрах, бумагоделательных и полиграфических машинах в оборудовании легкой промышленности. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса охлаждени  за счет увеличени  скорости циркул ции теплоносител  при обеспечении равномерного температурного его пол . Дл  этого в корпусе барабана установлены трубки охлаждени , основной и дополнительный элементы капилл рно-пористой структуры. Основной элемент выполнен непрерывным, а дополнительный - в виде р да секций, секции размещены плотно по поверхности основного элемента. Концы секций расположены в накопител х, заполненных теплоносителем, эффективный радиус пор дополнительного элемента больше, чем у основного. Шаг установки накопителей обратно пропорционален эффективному радиусу пор дополнительного элемента. При работе тепловой поток от гор чего материала направлен к основному и дополнительному элементам и накопител м, в которых находитс  теплоноситель. Он испар етс  и конденсируетс  на поверхности трубок охлаждени . Конденсат стекает в нижнюю часть барабана, заполн   капилл рно-пористую структуру и накопитель. Цикл испарение-конденсаци  повтор етс . Скорость циркул ции теплоносител  при этом увеличиваетс  на 2-3 пор дка. Увеличение скорости приводит к увеличению снимаемых тепловых нагрузок и интенсификации охлаждени . Дополнительный элемент способствует созданию равномерного температурного пол . 3 ил.

Description

(21)4237074/23-05

(22)07.04.87

(46) 15.05.89. Бюл. № 18

(71)Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудовани  дл  переработки пластических масс, резины и искусственной кожи и Киевское производственное объединение полимерного машиностроени  «Большевик

(72)Л. И. Бондаренко, В. Г. Зверлин, Е. В. Климкин, Л. Р. Тисновский,

В. А. Кудинов, Л. В. Чижска , М. И. Дудник и А. С. Лазарев

(53)678.057.5(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 457277, кл. В 29 В 7/82, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 579154, кл. В 29 В 7/82, 1974.

(54)БАРАБАН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК

(57)Изобретение относитс  к области полимерного машиностроени . Оно м. б. использовано в охлаждаемых и нагреваемых барабанах, гладильных каландрах, бумагоделательных и полиграфических машинах в оборудовании легкой промышленности. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса охлаждени  за счет увеличени  скорости циркул ции теплоносител  при обеспе1

Изобретение относитс  к полимерному машиностроению и может быть использовано в охлаждаемых и обогреваемых валках, гладильных каландрах, бумагоделательных и полиграфических машинах, а также в оборудовании легкой промышленности.

Цель изобретени  - интенсификаци  процесса охлаждени  за счет увеличени  скорости циркул ции теплоносител  при обеспечении равномерного температурного его пол .

чении равномерного температурного его пол . Дл  этого в корпусе барабана установлены трубки охлаждени , основной и дополнительный элементы капилл рно-пористой структуры. Основной элемент выполнен непрерывным, а дополнительный - в виде р да секций, секции размещены плотно по поверхности основного элемента. Концы секций расположены в накопител х, заполненных теплоносителем, эффективный радиус пор дополнительного элемента больше, чем у основного. Шаг установки накопителей обратно пропорционален эффективному радиусу пор дополнительного элемента. При работе тепловой поток от гор чего материала направлен к основному и дополнительному элементам и накопител м, в которых находитс  теплоноситель. Он испар етс  и конденсируетс  на поверхности трубок охлаждени . Конденсат стекает в нижнюю часть барабана, заполн   капилл рно-пористую структуру и накопитель. Цикл испарение - конденсаци  повтор етс . Скорость циркул ции теплоносител  при этом увеличиваетс  на 2-3 пор дка. Увеличение скорости приводит к увеличению снимаемых тепловых нагрузок и интенсификации охлаждени . Дополнительный элемент способствует созданию равномерного температурного пол . 3 ил.

На фиг. 1 изображен барабан, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема выполнени  разомкнутых секций.

Барабан дл  производства тонких пленок содержит полый корпус 1, по внутренней поверхности 2 которого расположен основной элемент 3 непрерывно капилл рно- пористой структуры дл  заполнени  теплоносителем , выполненный из стальной сетки в

с «

(л

4

1

со ю

оо

виде одного ити нескольких слоев, приваренных к поверхности точечной сваркой.

Дополнительный элемент 4 капилл рно- пористой структуры, которым снабжен барабан , выполнен в виде р да отдельных разомкнутых секций, наружн   поверхность которых плотно прилегает к внутренней поверхности основного элемента 3 за счет точечной сварки, а концы каждой секции соединены с накопител ми 5,, выполненными , например, в виде разрезных капилл рно-пористых трубок, внутренние полости которых заполнены любой пористой структурой , насыщенной теплоносителем, Накопители 5 прикреплены к концам секций дополнительного элемента 4 и удерживаютс  за счет сил упругости. Накопители 5 могут дополнительно поджиматьс  распорным кольцом (не показано). Они могут выполн тьс  любой геометрической формы: пр моугольной , треугольной и т. д. В этом случае ,они креп тс  к концам секций точечной сваркой, что создает удобство монтажа.

Устройство 6 подачи хладагента представл ет собой коллектор с набором трубок, по наружной поверхности которых нарезаны капил рные винтовые канавки с шагом, равным диаметру трубок, и механически выполнены кольцевые пережати  диаметра (кольцевые турбулизаторы). В рабочем режиме (режиме охлаждени ) внутренн   поверхность 2 с основным 3 и дополнительным 4 элементами и накопител ми 5  вл етс  зоной испарени , а устройство 6 - зоной конденсации. Пориста  структура дополнительного элемента имеет больший радиус пор, чем структура основного элемента 3. Шаг установки накопителей 5 в корпусе 1 обратно пропорционален эффективному радиусу пор дополнительного элемента 4.

Барабан работает следующим образом.

В рабочем режиме (режиме охлаждени ) тепловой поток от гор чего материала направлен к поверхности 2, основному 3 и дополнительному 4 элементам и накопител м 5, в которых находитс  теплоноситель . Теплоноситель испар етс  и конденсируетс  на наружной поверхности трубок устройства 6 охлаждени , внутри которых проходит охлаждаемый агент. Образовавшийс  конденсат стекает под действием массовых сил в виде свободно падающих капель и попадает в нижнюю часть барабана, заполн   при этом основной 3 и дополнительный 4 элементы, а также накопители 5. Цикл испарение - конденсаци  повтор етс . Таким образом, зоны испарени  и конденсации не св заны между собой посредством капилл рных торцовых стенок , создающих дополнительное сопротивление движению конденсата. Скорость циркул ции жидкости в цикле испарение - конденсаци  намного выше и оцениваетс  по формуле свободно падающих капель: W

1 2gh;, где hi измен етс  от верхнего мак симального значени  п«акс до минимальных

значений 1ъ В среднем высоту h можно

оценить как внутренний радиус барабана

(фиг. 1). тогда V V2gRc; и, например при радиусе мм 9,8-0,,3 м/с. В случае движени  жидкости под действием капилл рных сил ее скорость оценочно равна 1-20 мм/с. Поскольку количество переносимого тепла определ етс  в основ ( ном величиной скрытой теплоты парообразовани , выражение дл  удельной плотности теплового потока имеет вид

,(1)

где V -средн   скорость циркул ции жид jкости;

г - удельна  теплота парообразовани . Следовательно, увеличение средней скорости приводит к увеличению снимаемых тепловых нагрузок. Сопротивлением при движении капель в паре можно пренебречь

0 ввиду низких плотностей пара внутри барабана . Таким образом, скорость возврата конденсата при выбранной высоте на 2-3 пор дка больше, чем при движении по пористой стенке той же высоты (длины).

Количество накопителей 5 важно дл  обеспечени  нормальной работы барабана. Известно, что дл  гарантированной работы устройства с капилл рными структурами в поле сил т жести должно выполн тьс  условие

5

(2)

где АР - давление, обусловленное капилл рным напором;

ДРЯ - давление, обусловленное действием гравитационных сил. Раскрыва  значени  вход щих величин, получаем

2pgh,(3)

К Ф

где а - коэффициент поверхностного нат жени  конденсата;

R-аф - эффективный радиус капилл рно- пористой структуры; р - плотность конденсата; h - высота подъема конденсата против действи  сил т жести и равна 

из (3);

h lfe(4)

Таким образом, высота подъема жидкости в самом неблагопри тном случае (подъем против сил т жести по вертикали) служит шагом дл  выбранной конструкции накопителей . Количество накопителей 5 рассчитываетс  по формуле

.. 2 Н

.(5)

где R - внутренний радиус стенки барабана. Как следует из выражени  (4), шаг установки накопителей 5 обратно пропорциоГП|

(6)

нален эффективному радиусу дополнительного элемента 4 капилл рной структуры. Количество жидкости, необходимое дл  отвода подводимого количества тепла, равно

Ц/от в ГР

где QOTB - отводимое количество тепла.

Общее количество жидкости, необходимое дл  заполнени  барабана, равно

т т|+гп2+гпз-т-т4,

где mi - количество жидкости, необходимое

дл  тепла;

rri2 - количество жидкости в элементах 3 и 4 капилл рной структуры; тз - количество жидкости в накопител х 5; т4 - количество жидкости, наход щейс  в паровой фазе.

Таким образом, за счет дополнительного количества жидкости, наход щейс  в накопител х 5 и поступающей затем по ка- пилл рной структуре дополнительного элемента к капилл рной структуре основного элемента 3 в верхней части вращающегос  барабана, всегда гарантирован приток конденсата , исключающий осушение пористой структуры.

Основной элемент капилл рно-пористой структуры должен плотно прилегать к внутренней поверхности 2 корпуса 1. Он выполн етс  непрерывным и должен иметь эффективный радиус пор капилл ра, достаточный дл  удержани  жидкости. Выполнение дополнительного элемента 4 капилл рно- пористой структуры в виде разомкнутых секций не обеспечивает плотного прилегани  в местах Б (фиг. 3) по всей внутренней поверхности 2 корпуса 1 барабана, что может приводить к образованию центров кипени  и оттеснению потока жидкости от поверхности теплообмена. Чтобы это исключить необходимо основной элемент 3 выполнить в виде непрерывной ка- пилл рно-пористой структуры с небольшим эффективным радиусом пор. Дополнительный элемент 4 капилл рно-пористой структуры необходим дл  отвода без преп тствий пара при высоких тепловых потоках. Так, при плотност х теплового потока 4-5 ВТ/см2 на участке непосредственного полива расплава с температурой 280°С (на

ю

20 25

35 40 45 30

пример, дл  пленки полиэтилентерефталат- ной) содержаща с  в капилл рных сло х элементов 3, 4 жидкость интенсивно испар етс  и поэтому необходимо компенсировать унос массы в виде пара жидкостью , поступающей из накопителей 5. Жидкость из накопителей 5 по капилл рной структуре элемента 4, имеющей больший эффективный радиус пор (п Ф 100-120 мкм), поступает к капилл рной структуре элемента 3 с меньшим- эффективным радиусом пор (гэр 60-80 мкм), контактирующей с теплоотдающей поверхностью 2. Капилл рна  структура с большим R выбираетс  дл  уменьшени  гидравлического сопротивлени  перетоку жидкости к капилл рной структуре с меньшим .

Таким образом, данное решение позвол ет интенсифицировать процесс охлаждени , что расшир ет диапазон снимаемых тепловых нагрузок. Кроме того, дополнительный элемент капилл рно-пористой структуры способствует созданию равномерного температурного пол , а также увеличению рабочей части.поверхности барабана за счет исключени  брака кромок по ширине издели .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Барабан дл  производства тонких пленок , содержащий корпус, расположенный по его внутренней поверхности основной элемент непрерывной капилл рно-пористой структуры дл  заполнени  его теплоносителем и устройство подачи хладагента, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждени  за счет увеличени  скорости циркул ции теплоносител  при обеспечении равномерного температурного его пол , барабан снабжен дополнительным элементом капилл рно-пористой структуры с большим, чем у основного элемента, эффективным радиусом пор и накопител ми дл  теплоносител , причем дополнительный элемент выполнен в виде р да отдельных разомкнутых секций, размещенных плотно наружной поверхностью по внутренней поверхности основного элемента, при этом концы каждой секции расположены в накопител х , шаг установки которых в корпусе обратно пропорционален эффективному ра- ди-усу пор дополнительного элемента.

   Bb/xoff

   Фиг.1

   Фиг. 2