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經(jīng)典案例

SuoFu Machinery

高粘自清式脫泡機(jī)在高分子材料碳纖維工藝中應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:[2013-04-01]

一、前言

在高粘流體脫泡高分子材料碳纖維工藝中,涉及到蒸發(fā)和混合等單元操作。為了滿足工藝對(duì)設(shè)備的要求,索孚公司開發(fā)和設(shè)計(jì)了特殊的WZD型自清潔攪拌脫泡機(jī),以保證設(shè)備在處理高粘度物料時(shí)能具有最佳的傳熱、傳質(zhì)、混合的機(jī)械性能。

對(duì)脫泡過程,傳統(tǒng)的方法是在落條式設(shè)備及釜式設(shè)備中進(jìn)行處理。隨著產(chǎn)品中揮發(fā)組分的揮發(fā)以及剩余單體量的減少,產(chǎn)品的粘度逐漸增加,脫泡越來越困難。因此,該設(shè)備整個(gè)過程是在高真空下進(jìn)行的,以盡可能地降低揮發(fā)組份在氣相中的分壓。為了提高生產(chǎn)能力,增大熔體比表面積和提高表面更新速率,進(jìn)而增加揮發(fā)組分在熔體中的擴(kuò)散速率成為提高反應(yīng)速率的關(guān)鍵。

WZD型自清潔脫泡器以其具備如下性能而成功應(yīng)用于該工藝過程:

● 強(qiáng)力混合、捏合作用;

● 傳熱面積大;

●并具有自清潔能力,以阻止物料在傳熱面上粘結(jié)。

●有效容積大,物料停留時(shí)間長。

二、構(gòu)造

WZD型自清潔脫泡器結(jié)構(gòu)主要由電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪、機(jī)架、密封、臥式筒體、一根帶刮板的傳動(dòng)軸、與刮板相嚙合的勾爪、旋轉(zhuǎn)接頭、支座等組成。


WZD型自清潔脫泡機(jī)外形圖

三、工作原理


圖1. WZD型自清潔脫泡器的工作原理   1.軸  2.攪拌槳  3.刮板  4.勾爪

WZD型自清潔脫揮器為連續(xù)式操作,用于對(duì)混合(或嚙合)要求很高的高粘物料的反應(yīng)、脫泡等工藝過程。其由一套傳動(dòng)裝置、一個(gè)水平殼體和與其同軸心的水平軸組成。水平軸上安裝有與軸垂直的攪拌槳,攪拌槳上帶刮板,殼體上安裝有對(duì)應(yīng)的勾爪。攪拌槳既清潔筒體兩個(gè)端面,又帶動(dòng)刮板清潔筒體內(nèi)壁,勾爪是靜止的,它能清潔運(yùn)轉(zhuǎn)的軸及攪拌槳。所有部件均可被用來進(jìn)行熱傳遞。如圖1所示。

為了盡量增大單位設(shè)備容積的傳熱面積,WZD型自清潔脫泡器的殼體、攪拌軸和攪拌槳都通有導(dǎo)熱介質(zhì)。強(qiáng)勁的混合和捏合作用能有效地使物料更快地表面更新,該作用與具有自清潔功能的傳熱面相結(jié)合,從而確保熱、質(zhì)傳遞所需的高表面更新速率。

WZD型自清潔脫泡器的裝料系數(shù)通常范圍是50%左右,為氣-液分離和流動(dòng)留出了足夠的自由空間。與螺桿擠壓類設(shè)備不同WZD型自清潔脫泡器內(nèi)物料的軸向輸送速度與攪拌軸轉(zhuǎn)速無關(guān),使之對(duì)進(jìn)料量和組成的變化都具有極好的適應(yīng)性,并可減少設(shè)備的磨損。

為了適應(yīng)在真空狀態(tài)下的操作,專門安裝了適用于高粘度物料的齒輪泵式出料器(客戶自配齒輪泵)。齒輪泵式出料器在稍微超負(fù)荷的條件下工作,以保證物料能連續(xù)地排出,并輸入下一工段。

安裝在反應(yīng)器頂部的聚氣室用于氣體排放。由于聚氣室的口徑較大,汽體在聚氣室里的流速極低,即使在高真空的條件下,液滴的夾帶量仍極小。

表1. WZD型自清潔脫泡器的特性
強(qiáng)烈混合和捏合作用 強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)。能適應(yīng)物料的各種狀態(tài)變化。
加熱、冷卻面積大 保證能量輸入、輸出與擴(kuò)散速率。
具有自清潔功能 增加傳熱系數(shù)。
物料界面更新速率高 強(qiáng)化邊界層的熱、質(zhì)傳遞。
有效容積大 處理量高,并使物料的停留時(shí)間延長。
軸向返混小 接近平推流,停留時(shí)間分布極窄。
截面積大 允許輸入和分離氣體,并且閃蒸過熱液體。
封閉結(jié)構(gòu) 可在真空狀態(tài)下操作。

本項(xiàng)目設(shè)備技術(shù)參數(shù),設(shè)備參數(shù)如下表:

設(shè)備名稱 設(shè)備主材料 變頻電機(jī)功率(Kw) 轉(zhuǎn)速(rpm)
WZD-4型自清潔脫泡機(jī) SUS316L 15 ≤xx
有效全容積 (m3) 工作壓力 (MPa) 工作溫度(°C) 傳熱面積 (m2) 設(shè)備自重 (Kg)
0.3 設(shè)備內(nèi) 夾套內(nèi) 1-150 設(shè)備內(nèi) 夾套內(nèi) -3800
-0.1 0.3 1.7 2.3
進(jìn)料口尺寸 (mm) 出料口尺寸 (mm) 最大外形尺寸 (長X寬X高mm)
φ80 φ65 4200X1200X2200
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