Барабан для производства тонких пленок - SU1479282A1

Чертежи

Описание

(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 оборудования для переработки пластических масс, резины и искусственной кожи и Киевское производственное объединение полимерного машиностроения «Большевик

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

В. А. Кудинов, Л. В. Чижская, 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 относится к области полимерного машиностроения. Оно м. б. использовано в охлаждаемых и нагреваемых барабанах, гладильных каландрах, бумагоделательных и полиграфических машинах в оборудовании легкой промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса охлаждения за счет увеличения скорости циркуляции теплоносителя при обеспе1

Изобретение относится 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 изобретения - интенсификация процесса охлаждения за счет увеличения скорости циркуляции теплоносителя при обеспечении равномерного температурного его поля.

чении равномерного температурного его поля. Для этого в корпусе барабана установлены трубки охлаждения, основной и дополнительный элементы капиллярно-пористой структуры. Основной элемент выполнен непрерывным, а дополнительный - в виде ряда секций, секции размещены плотно по поверхности основного элемента. Концы секций расположены в накопителях, 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 горячего материала направлен к основному и дополнительному элементам и накопителям, в которых находится теплоноситель. Он испаряется и конденсируется на поверхности трубок охлаждения . Конденсат стекает в нижнюю часть барабана, заполняя капиллярно-пористую структуру и накопитель. Цикл испарение - конденсация повторяется. Скорость циркуляции теплоносителя при этом увеличивается на 2-3 порядка. Увеличение скорости приводит к увеличению снимаемых тепловых нагрузок и интенсификации охлаждения . Дополнительный элемент способствует созданию равномерного температурного поля. 3 ил.

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

Барабан для производства тонких пленок содержит полый корпус 1, по внутренней поверхности 2 которого расположен основной элемент 3 непрерывно капиллярно- пористой структуры для заполнения 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 капиллярно- пористой структуры, которым снабжен барабан , выполнен в виде ряда отдельных разомкнутых секций, наружняя поверхность которых плотно прилегает к внутренней поверхности основного элемента 3 за счет точечной сварки, а концы каждой секции соединены с накопителями 5,, выполненными , например, в виде разрезных капиллярно-пористых трубок, внутренние полости которых заполнены любой пористой структурой , насыщенной теплоносителем, Накопители 5 прикреплены к концам секций дополнительного элемента 4 и удерживаются за счет сил упругости. Накопители 5 могут дополнительно поджиматься распорным кольцом (не показано). Они могут выполняться любой геометрической формы: прямоугольной , треугольной и т. д. В этом случае ,они крепятся к концам секций точечной сваркой, что создает удобство монтажа.

Устройство 6 подачи хладагента представляет собой коллектор с набором трубок, по наружной поверхности которых нарезаны капилярные винтовые канавки с шагом, равным диаметру трубок, и механически выполнены кольцевые пережатия диаметра (кольцевые турбулизаторы). В рабочем режиме (режиме охлаждения) внутренняя поверхность 2 с основным 3 и дополнительным 4 элементами и накопителями 5 является зоной испарения, а устройство 6 - зоной конденсации. Пористая 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 охлаждения ) тепловой поток от горячего материала направлен к поверхности 2, основному 3 и дополнительному 4 элементам и накопителям 5, в которых находится теплоноситель . Теплоноситель испаряется и конденсируется на наружной поверхности трубок устройства 6 охлаждения, внутри которых проходит охлаждаемый агент. Образовавшийся конденсат стекает под действием массовых сил в виде свободно падающих капель и попадает в нижнюю часть барабана, заполняя при этом основной 3 и дополнительный 4 элементы, а также накопители 5. Цикл испарение - конденсация повторяется. Таким образом, зоны испарения и конденсации не связаны между собой посредством капиллярных торцовых стенок , создающих дополнительное сопротивление движению конденсата. Скорость циркуляции жидкости в цикле испарение - конденсация намного выше и оценивается по формуле свободно падающих капель: W

1 2gh;, где hi изменяется от верхнего мак симального значения 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 движения жидкости под действием капиллярных сил ее скорость оценочно равна 1-20 мм/с. Поскольку количество переносимого тепла определяется в основ ( ном величиной скрытой теплоты парообразования , выражение для удельной плотности теплового потока имеет вид

,(1)

где V -средняя скорость циркуляции жид jкости;

г - удельная теплота парообразования. 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 порядка больше, чем при движении по пористой стенке той же высоты (длины).

Количество накопителей 5 важно для обеспечения нормальной работы барабана. Известно, что для гарантированной работы устройства с капиллярными структурами в поле сил тяжести должно выполняться условие

5

(2)

где АР - давление, обусловленное капиллярным напором;

ДРЯ - давление, обусловленное действием гравитационных сил. Раскрывая значения входящих величин, получаем

2pgh,(3)

К Ф

где а - коэффициент поверхностного натяжения конденсата;

R-аф - эффективный радиус капиллярно- пористой структуры; р - плотность конденсата; h - высота подъема конденсата против действия сил тяжести и равная

из (3);

h lfe(4)

Таким образом, высота подъема жидкости в самом неблагоприятном случае (подъем против сил тяжести по вертикали) служит шагом для выбранной конструкции накопителей . Количество накопителей 5 рассчитывается по формуле

.. 2яН

.(5)

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

(6)

нален эффективному радиусу дополнительного элемента 4 капиллярной структуры. Количество жидкости, необходимое для отвода подводимого количества тепла, равно

Ц/от в ГР

где QOTB - отводимое количество тепла.

Общее количество жидкости, необходимое для заполнения барабана, равно

т т|+гп2+гпз-т-т4,

где mi - количество жидкости, необходимое

для тепла;

rri2 - количество жидкости в элементах 3 и 4 капиллярной структуры; тз - количество жидкости в накопителях 5; т4 - количество жидкости, находящейся в паровой фазе.

Таким образом, за счет дополнительного количества жидкости, находящейся в накопителях 5 и поступающей затем по ка- пиллярной структуре дополнительного элемента к капиллярной структуре основного элемента 3 в верхней части вращающегося барабана, всегда гарантирован приток конденсата , исключающий осушение пористой структуры.

Основной элемент капиллярно-пористой структуры должен плотно прилегать к внутренней поверхности 2 корпуса 1. Он выполняется непрерывным и должен иметь эффективный радиус пор капилляра, достаточный для удержания жидкости. Выполнение дополнительного элемента 4 капиллярно- пористой структуры в виде разомкнутых секций не обеспечивает плотного прилегания в местах Б (фиг. 3) по всей внутренней поверхности 2 корпуса 1 барабана, что может приводить к образованию центров кипения и оттеснению потока жидкости от поверхности теплообмена. Чтобы это исключить необходимо основной элемент 3 выполнить в виде непрерывной ка- пиллярно-пористой структуры с небольшим эффективным радиусом пор. Дополнительный элемент 4 капиллярно-пористой структуры необходим для отвода без препятствий пара при высоких тепловых потоках. Так, при плотностях теплового потока 4-5 ВТ/см2 на участке непосредственного полива расплава с температурой 280°С (на

ю

20 25

35 40 45 30

пример, для пленки полиэтилентерефталат- ной) содержащаяся в капиллярных слоях элементов 3, 4 жидкость интенсивно испаряется и поэтому необходимо компенсировать унос массы в виде пара жидкостью , поступающей из накопителей 5. Жидкость из накопителей 5 по капиллярной структуре элемента 4, имеющей больший эффективный радиус пор (п Ф 100-120 мкм), поступает к капиллярной структуре элемента 3 с меньшим- эффективным радиусом пор (гэр 60-80 мкм), контактирующей с теплоотдающей поверхностью 2. Капиллярная структура с большим R выбирается для уменьшения гидравлического сопротивления перетоку жидкости к капиллярной структуре с меньшим .

Таким образом, данное решение позволяет интенсифицировать процесс охлаждения , что расширяет диапазон снимаемых тепловых нагрузок. Кроме того, дополнительный элемент капиллярно-пористой структуры способствует созданию равномерного температурного поля, а также увеличению рабочей части.поверхности барабана за счет исключения брака кромок по ширине изделия .

Формула изобретения

Барабан для производства тонких пленок , содержащий корпус, расположенный по его внутренней поверхности основной элемент непрерывной капиллярно-пористой структуры для заполнения его теплоносителем и устройство подачи хладагента, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждения за счет увеличения скорости циркуляции теплоносителя при обеспечении равномерного температурного его поля, барабан снабжен дополнительным элементом капиллярно-пористой структуры с большим, чем у основного элемента, эффективным радиусом пор и накопителями для теплоносителя, причем дополнительный элемент выполнен в виде ряда отдельных разомкнутых секций, размещенных плотно наружной поверхностью по внутренней поверхности основного элемента, при этом концы каждой секции расположены в накопителях , шаг установки которых в корпусе обратно пропорционален эффективному ра- ди-усу пор дополнительного элемента.

Bb/xoff

Фиг.1

Реферат

Изобретение относится к области полимерного машиностроения. Оно м.б. использовано в охлаждаемых и нагреваемых барабанах, гладильных каландрах, бумагоделательных и полиграфических машинах в оборудовании легкой промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса охлаждения за счет увеличения скорости циркуляции теплоносителя при обеспечении равномерного температурного его поля. Для этого в корпусе барабана установлены трубки охлаждения, основной и дополнительный элементы капиллярно-пористой структуры. Основной элемент выполнен непрерывным, а дополнительный - в виде ряда секций, секции размещены плотно по поверхности основного элемента. Концы секций расположены в накопителях, 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 горячего материала направлен к основному и дополнительному элементам и накопителям, в которых находится теплоноситель. Он испаряется и конденсируется на поверхности трубок охлаждения. Конденсат стекает в нижнюю часть барабана, заполняя капиллярно-пористую структуру и накопитель. Цикл испарение-конденсация повторяется. Скорость циркуляции теплоносителя при этом увеличивается на 2-3 порядка. Увеличение скорости приводит к увеличению снимаемых тепловых нагрузок и интенсификации охлаждения. Дополнительный элемент способствует созданию равномерного температурного поля. 3 ил.

Формула

Фиг. 2