Дослідження енергоефективності модернізованого корпуса одночерв’ячного екструдера

Автор(и)

  • Віктор Миронович Витвицький Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Владислав Миронович Витвицький Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Ігор Олегович Мікульонок Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Олександр Леонідович Сокольський Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Тетяна Борисівна Шилович Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2023.294323

Ключові слова:

черв’ячний екструдер, завантажувальна секція, термічний опір, модернізація, енергоефективність

Анотація

Предмет дослідження – енергоефективність процесу екструзії полімерів в одночерв’ячному екструдері для перероблення полімерних матеріалів.

Мета досліджень – вдосконалення конструкції завантажувальної секції циліндра одночерв’ячного екструдера, яка полягає в розміщенні термопасти в проміжку між сполучними циліндричними поверхнями знімної циліндричної гільзи й каналу корпуса завантажувальної секції, що знижує термічний опір стінки секції та поліпшує теплопередачу від перероблюваного матеріалу до охолоджувальної води, а отже дає змогу зменшити її витрату.

Для підтвердження енергоефективності запропонованого технічного рішення було виконано тепловий розрахунок базової й модернізованої конструкцій у модулі Steady Thermal програмного комплексу Ansys. Аналіз проведених розрахунків показав, що застосування термопасти замість повітря в проміжку між корпусом і знімною циліндричною гільзою знижує термічний опір стінки циліндра на 9 %, при цьому також вирівнюється температурне поле по всій завантажувальної секції циліндра. Крім того, варто зазначити, що тип використовуваної термопасти майже не впливає на термічний опір стінки секції, тому в пропонованій конструкції можна застосовувати термопасту низької вартості.

Біографії авторів

Віктор Миронович Витвицький, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор філософії, асистент кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Владислав Миронович Витвицький, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Магістрант кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Ігор Олегович Мікульонок , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, професор, старший науковий співробітник, професор кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Олександр Леонідович Сокольський, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, доцент, завідувач кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Тетяна Борисівна Шилович, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Посилання

Витвицький В. М., Мікульонок І. О. Моделювання процесу живлення черв’ячного екструдера полімерною сировиною. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 136 c. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/41177

Мікульонок І. О. Обладнання і процеси переробки термопластичних матеріалів з використанням вторинної сировини. Київ : НТУУ «КПІ», 2009. 264 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/28259

Мікульонок І. О. Технологічні основи перероблення полімерів, пластмас і гумових сумішей. Київ : НТУУ «КПІ», 2015. 312 с.

Мікульонок І. О. Технологічні основи перероблення полімерних матеріалів. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 292 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/35084

Schenkel G. Plastics Extrusion Technology and Theory. The design and operation of screw extruders for plastics. London : Iliffe Books Ltd., 1966. 477 p.

Ledningsbyggande med plaströrsystem / Ed. I. Björklund. Stockholm : Nordiska plaströrgruppen (NPG), 1999. 117 p. URL: https://www.pipelife.dk/content/dam/pipelife/sweden/marketing/general/installation-guidelines/infrastruktur/va/NPG_Ledningsbyggande%20med%20plastr%C3%B6rsystem_Mars_1999_1.pdf

Tadmor Z., Klein I. Engineering principles of plasticating extrusion. New York : Van Nostrand Reinhold, 1970. 479 p.

Tadmor Z., Gogos C. G. Principles of polymer processing. 2nd ed. Hoboken : John Wiley & Sons, 2006. 961 p. URL: http://www3.fi.mdp.edu.ar/procesamiento1/material/Tadmor-Gogos.pdf

Rauwendaal C. Understanding extrusion. Munich : Hanser Publishers, 2010. 231 p.

Вознюк В. Т., Мікульонок І. О. Інтенсифікація процесу виготовлення екструдованих полімерних труб. Київ : НТУУ «КПІ», 2012. 144 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37521

Rauwendaal C. Polymer extrusion. 5th ed. Munich : Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2014. 950 p. URL: https://doi.org/10.3139/9781569905395

Vlachopoulos J., Polychronopoulos N. D. Understanding rheology and technology of polymer extrusion. Dundas, ON, Canada : Polydynamics Inc., 2019. 337 p. URL: http://www.mie.uth.gr/ekp_yliko/Rheo_Tech_Book_Part_A.pdf

Polymer Processing: Principles and Modeling. 2nd ed. / J.-F. Agassant, P. Avenas, P. J. Carreau et al. Munich : Carl Hanser Verlag, 2017. 841 p.

Mikulyonok I. O. Equipment for preparing and continuous molding of thermoplastic composites // Chemical and Petroleum Engineering. 2013. Vol. 48, N 11–12. P. 658–661. DOI: 10.1007/s10556-013-9676-x

Mikulenok I. O. Intensification of Fabrication of Extruded Polymeric Shapes // Chemical and Petroleum Engineering. 2014. Vol. 50, N 7–8. P. 483–488. DOI: 10.1007/s10556-014-9927-5

Сокольський О. Л., Мікульонок І. О. Моделювання обладнання і процесів перероблення полімерних матеріалів методом екструзії. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 252 c. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37481

Мікульонок І. О., Радченко Л. Б. Полімерні композитні матеріали й вироби з них. Одержання, перероблення та властивості. Київ : ІВЦ «Видавництво “Політехніка”», 2005. 179 с.

Мікульонок І. О., Сокольський О. Л. Полімерні матеріали і вироби з них (одержання, перероблення, властивості). Київ : НТУУ «КПІ», 2015. 208 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37632

Моделювання процесу неізотермічного живлення одночерв’ячного екструдера / О. С. Будзинська, В. В. Лукашова, І. О. Мікульонок, Л. Б. Радченко // Наукові праці ОНАХТ. 2006. Вип. 28, т. 2. С. 190–192.

Mikulionok I. O. Classification of Screw Cooling Devices of Single-Screw Extruders for Polymer Materials Processing (Survey of Designs) // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. Vol. 58, N 1–2. P. 68–73. DOI: https://doi.org/10.1007/s10556-022-01057-5

Мікульонок І. О., Гавва О. М., Кривопляс-Володіна Л. О. Інноваційне обладнання для приготування та перероблення полімерних матеріалів і гумових сумішей. Київ : НУХТ, 2022. 139 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/57427

Мікульонок І. О., Радченко Л. Б. Переробка вторинної сировини екструзією. Київ : НТУУ «КПІ», 2006. 184 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38062

Лукашова В. В., Мікульонок І. О., Радченко Л. Б. Екструзія пінополімерів. Київ : НТУУ «КПІ», 2011. 176 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37522

Mikulionok I. O. Screw extruder mixing and dispersing units // Chemical and Petroleum Engineering. 2013. Vol. 49, N 1–2. P. 103–109. DOI: https://doi.org/10.1007/s10556-013-9711-y

Рябинин Д. Д., Лукач Ю. Е. Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей. Москва : Машиностроение, 1965. 363 с.

Мікульонок І. О. Проектування теплової ізоляції обладнання і трубопроводів. Київ : НТУУ «КПІ», 2013. 188 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37583

Процеси та обладнання хімічної технології / Я. М. Корнієнко, Ю. Ю. Лукач, І. О. Мікульонок та ін. Київ : НТУУ «КПІ», 2011. – [Ч. 1. – 300 с.; Ч. 2. – 416 с.].

Спосіб складання завантажувальної секції циліндра одночерв’ячного екструдера : пат. 153651U Україна / І. О. Мікульонок, В. М. Витвицький, Витвицький Влад. М., О. Л. Сокольський, Т. Б. Шилович ; № u202301131 ; заявл. 20.03.2023 ; опуб. 02.08.2023, Бюл. № 31. 4 с.

Термопаста TS-4 - Радиомаг РСК компоненти. URL: https://www.rcscomponents.kiev.ua/product/termopasta-ts-4-4-vt-m-k-7g-2ml_122551.html (дата звернення: 05.06.23)

Ansys : Engineering Simulation Software. URL: https://www.ansys.com/ (дата звернення: 05.06.23)

SorVyl G 2171 / 9005 11/01 1. Identification of the substan – plasticker. URL: http://plasticker.de/recybase/docs/28551_1452502854.pdf (дата звернення: 05.06.23)

Доброногов В. Г., Мікульонок І. О. Застосування корозійностійких, жаростійких, жароміцних сталей і сплавів у хімічному машино- та апаратобудуванні. Київ : НТУУ «КПІ», 2011. 264 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37716

Основи проектування одночерв’ячних екструдерів / І. О. Мікульонок, О. Л. Сокольський, В. І. Сівецький, Л. Б. Радченко. Київ : НТУУ «КПІ», 2015. 200 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/25367

MX-4. Premium Performance Thermal Paste. ARCTIC. URL: https://www.arctic.de/en/MX-4/ACTCP00002B (дата звернення: 05.06.23)

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-23

Як цитувати

Витвицький, В. М., Витвицький, В. М., Мікульонок , І. О., Сокольський, О. Л., & Шилович, Т. Б. (2023). Дослідження енергоефективності модернізованого корпуса одночерв’ячного екструдера. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (4), 9–17. https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2023.294323

Номер

№ 4 (2023)

Розділ

ХІМІЧНА ІНЖЕНЕРІЯ

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Віктор Миронович Витвицький, Владислав Миронович Витвицький, Ігор Олегович Мікульонок , Олександр Леонідович Сокольський, Тетяна Борисівна Шилович

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).