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1、设备选择设计及能量核算,2013.01,设备选择设计及能量核算,设备选型及计算，是工艺流程设计的主体：工艺流程先进与否，往往取决于所用设备是否先进 设备直接影响生产能力、产品质量、原料及公用工程的单耗 在建设投资及生产成本中，设备费用占有相当的比重,设备选择设计及能量核算,设备选型的原则设备的分类和选型设备计算能量核算,一.设备选型的原则,1.技术上先进，经济上合理（1）所选用设备与生产规模相适应，在允许条件下获得最大的单位产量（2）适应产品品种的要求，确保产品质量（3）提高连续化、大型化程度，降低劳动强度提高劳动生产力（4）降低原材料、水、电、汽单耗，注意环境保护（5）设备易制造,所需材料已
2、得到，操作及维护保养方便,一.设备选型的原则,2.设备的可靠性 设计中所选用设备一定要可靠，特别是主要设备，应坚持经过生产实践考验的原则。只有设备的性能可靠，才能保证建成后一次试车投产成功。3.立足于国内 塑料工业发展历史并不长，但近几十年发展速度相当快，与之配套的塑料成型机械设备的生产已形成规模，并已具有一定的水平。所以，为了减少投资、促进我国塑料机械制造工业的发展，在设备选型时应立足国内。,二.设备的分类和选型,在塑料生产车间设计中，设备选择的目的是：按照产品规格完成年生产任务，保证生产质量；按工艺流程购置生产所需设备；为进行成本核算提供依据；若成套设备有定型产品，如：吹膜机组、挤管机组等
3、，则购置成套设备；没有成套设备，则选择主机，而对辅机进行工艺设计。,二.设备的分类和选型,塑料的加工离不开加工设备，不同的成型方法所采用的加工设备不同；相同的成型方法，所采用的设备也不一定相同；原料不同、产品不同、原料物性不同则设备的结构差异更大。例如：聚乙烯、聚丙烯 的挤出成型的挤出成型用普通的挤出机即可，而聚氯乙烯、ABS的挤出成型最好用排气式挤出机。所以单从选择挤出机螺杆而言，结晶材料选用突变型螺杆、填充物料选择混炼型螺杆；吸湿性物料则应选择排气式挤出螺杆。再如：不同产品对设备选择也有不同要求：在压延成型生产薄膜和硬片时，薄膜根据质量要求，可采用三辊或四辊压延机；而硬片多采用四辊压延机才
4、能保证压延质量。,二.设备的分类和选型,设备的选择是实施生产的第一步，是保证生产顺利进行的关键。设备的选择过程是（1）明确生产方法，选定生产工艺流程。（2）根据生产方法确定加工设备类别（如：挤出机、吹塑机、压延机等）。（3）根据产品规格初步选择设备规格。表列出了挤出机螺杆直径与生产制品尺寸的经验统计关系，供设计或选型时参考。（4）根据物料衡算数据中小时车间处理量，选择车间生产所需设备台数。（5）校核，设备所能提供的加热功率至少等于在热量衡中计算出的物料所需的加热功率。,二.设备的分类和选型,根据设备在生产过程中的作用和供应渠道，塑料制品厂的设备可分为三大类：专用设备 通用设备 非标准设备,1.
5、专用设备的选择,专用设备：一般指物料直接经过的机械与设备，并有一定的生产技术要求。例如：压机（水压机、油压机），注射机，挤出机，压延机（二辊、三辊、四辊.）专用设备的特点：对机械性能和材质要求高，加工技术性强，一般为定型产品，选定时要了解其主要规格和性能，作为车间布置设计及建筑、结构、电气等专业设计的重要依据专用设备分类：主机（直接成型的机械）例如：挤出机 辅机 例如：机头，定型装置，冷却水箱，牵引机，切割机，堆放机,2.通用设备的选择,通用设备指由各个厂家工业化生产的泵、风机等设备选择通用设备的注意事项：（1）根据所需要的技术参数（如流量、温度、压力等），并充分考虑生产过程可能发生的情况（2
6、）设备材质：既保证正常生产，又注意节约（3）落实生产厂家：注意设备更新，及时淘汰与变更（4）尽量选择距建厂地区较近的设备制造厂的产品，便于加工订货，运输和维修,3.非标准设备的选型和设计,非标准设备是指规格和材质都不定型的辅助设备，多属于贮槽容器（1）应尽量在非标准设备中选择：合理选择容积：一般考虑34班的用量 根据介质情况选择材质：例如PVC树脂易分解，会腐蚀 设备（2）向机械设计人员提出技术条件和要求后进行设计和制造：设备名称、作用和使用场合；有关技术参数：操作条件；工作介质特性；容积和传热 面积 对设备结构要求：材质；关键尺寸；搅拌与夹套；安 装尺寸等,4.车间内部的运输设备及车辆,（1
7、）运送固体物料：气流输送皮带输送车辆输送吊车、电梯、手推车（2）运送液体物料：,三.设备计算,定型设备（1）根据总生产任务和设备单机生产能力计算总的台数（2）考虑实际开工天数和生产效率（3）从长远发展规划着眼，留有余地非定型设备 计算容积、生产能力、台数,设备计算举例,1.高速捏合机的选取与计算捏合过程是依靠设备的搅拌、振动、翻滚、研磨等作用，增加各组分微小粒子在整个物料空间的分散均匀性基本数据为 实际开车时间 354-25-11-17.7=300.3(天)或 8496-600-360-424=7208(小时)设备利用系数K K=实际开车时间/年工作时间=7208/8496=0.84,物料平衡
8、图 单位吨,PVC CPE 三盐 Pbst Hst ACR DOP 石蜡 碳酸钙 碳黑 4434.33 357.05 86.39 35.71 26.49 133.03 219.41 21.88 443.43 1.15,筛选输送,混合输送,挤出造粒,粒料风送,挤出成型,成品5500吨,总5758.87,损失,损失,自然损耗 5.852,扫地料 26.062,下脚料 319.156,损失,15.956,回收159.58,损失,28.8,5730.07,损失,17.2,3053.3,损失,15.3,粉料2659.57,粒料3038,未回收,143.62,6.08,3031.92,SRL-Z系列混合机
9、组,混合机组主要技术参数,SRL-Z系列 热混/冷混 热混/冷混 总容积(L)200/500 300/600有效容积(L)150/320 225/380搅拌浆转速(转/分)475/950/130 475/950/100加热冷却方式 电、自磨擦/水冷 电、自磨擦/水冷混合时间(分 8-12 8-12 电机功率(KW)30/42/11 40/55/11外形尺寸(mm 4580 x2240 x2470 4800 x2640 x2480重量(kg)3400 3600,计算：按照物料平衡，进入混合机的粉料量为5730.07吨选择SRL-Z系列总容积为200/500的混合机，根据其生产能力800Kg/h，
10、取500Kg/h计算 所需台数 5730.071000/50072080.841.89（台）取2台,2.挤出造粒机的选取计算,主机型号 SJ-120主机名称 单螺杆挤出机切粒规格mm 3.23.5切粒速度rpm 40-200 最大产量kg/h 200送料冷却方式 风送风冷总功率kw 106机组重量kg 4400尺寸LWHmm 1200025003000,进入挤出造粒系统的粉料量为3053.3吨 根据SJ120单螺杆挤出机的最大产量200Kg/hr，选取150Kg/hr，以及设备利用系数0.84，则需要的造粒机台数为：3053.31000/15072080.843.36（台）取4套造粒机组,3.
11、异型材挤出机组的确定及计算台数,塑料异型材挤出机组,锥形双螺杆挤出机技术参数,SJSZ-55螺杆直径mm 55/110 螺杆数量 2螺杆转向 异向向外 螺杆转速rpm 140螺杆有效工作长度mm 1200 主电机功率KW 27 加热器功率KW 18最大挤出量Kg/h 150 螺杆中心高mm 1000重量Kg 3500 外形尺寸mm 362010502157,计算双螺杆挤出机所需的台数,（1）根据物料衡算，进入双螺杆挤出机的粉料量为：2659.57吨 取挤出机最大挤出量的2/3计算，设备的利用系数为0.84：2659.571000/10072080.844.39台 取5台双螺杆挤出机（2）应根据
12、制品形状，冷却定型的难易程度，选择牵引速度，对于断面形状的异型材，易于冷却定型，牵引速度可选择34m/min，校核生产能力：生产能力/h线重线速度 0.465460111.6公斤,SJYF型塑料挤出异型材辅机的技术参数,定型台长度(mm)1200真空泵(台)1最大抽气量(m/min)0.48定型台横向调节(mm)80定型台上下调节(mm)100最大牵引力(N)3000最大夹紧力(N)2500 牵引速度切割最大尺寸(mm)10070机组总功率(不包括挤出机)(kW）5机组外形尺寸(长x宽x高)(mm)16000 x1200 x1600重量(Kg)2000,单螺杆型材挤出机组的确定及计算台数,根据
13、异型材的线重465g/m，选65异型材挤出机组，因为65机组生产范围为160g/m580g/m，SXJZ-65机组的主要参数如下：螺杆直径：65mm型材最大截面积：18080mm2额定产量：60Kg/hr螺杆长径比：25：1螺杆转速：5 50rpm拖动功率：22KW加热功率：4416KW中心高：1000mm外形尺寸（mm）挤出机275014101660 控制屏12006001800,根据物料衡算，进入单螺杆成型机组的粒料量为3031.92吨/年选定的65挤出机的额定生产能力为60公斤/小时，取45公斤/小时计算所需台数：3031.921000/4572080.8411台辅机与双螺杆机组相同,4
14、.非定型设备的计算,（1）储罐以树脂储罐为例进行计算树脂每天上料量为4434.331000/300.314766.3公斤/天设储罐装料系数为0.8，每天分8次上料树脂表观密度为0.55克/厘米3550公斤/米3则每次上料体积为14766.3/0.855084.19米3,根据化工机械基础查表取Dg标准直径，并查得园头封顶体积，锥形体积，然后确定h1，h2，H1,H2 以及罐体厚度等数据,（2）风送装置根据化工原理来计算风速，管径，阻力损失，风量，选取鼓风机根据化工原理计算旋风分离器等非定型装置,5.列出设备一览表,设备一览表,四.能量核算,能量核算包括对热、电、水的消耗量的核算，其中热量核算占重要地位 水蒸气消耗量 电能的消耗量工厂一般有消耗指标，可通过调研得到，例如某厂管材生产和异型材的耗电量为900度/吨，生产改性料则不会这个数据。,冷却剂消耗量,常用冷却剂为水和空气，可按下式计算：WQe/Co（tfti）式中 Co冷却剂的热容（千卡/公斤）ti冷却剂最初温度（）tf放出冷却剂的平均温度（）Qe需要交换的热量（千卡）W冷却剂的用量 在汇总每个设备的动力消耗量得出车间总消耗量时，须考虑一定的损耗，建议采用以下系数：蒸汽 1.25 水 1.20 压缩空气 1.30 真空 1.30 冷冻 1.20,能量消耗综合表,课程结束,
