Повышение качества полиэтиленовых газопроводных труб (стр. 10 из 14)
,где U – падение напряжения, В; R – сопротивление проводника, Ом.
Так как конечная температура, до которой необходимо довести расплав полимера, известна, то Ен можно определить из уравнения теплового баланса:
,где gм – количество полимерного материала, перерабатываемого экструдером в единицу времени, кг/с;
см – средняя удельная теплоемкость полимера в интервале температур переработки, Дж/(кг×К);
tк, tн – конечная и начальные температуры полимера, К;
gв – количество воды, поступающей на охлаждение шнека, кг/с;
св – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг×К);
tв2, tв1 – конечная и начальные температуры воды, К.
,где r - плотность воды, кг/м3;
u» 0,1-0,8 - скорость течения воды, м/с;
F – площадь поперечного сечения, м2.
Перепад температур tв2 - tв1, принимаем равным 5-10°С (или 5-10 К).
Подставляя все известные значения в соответствующие формулы получим:
кВт 
м2 
кг/ч 
кВтТепловые потери Еп корпуса экструдера рассчитываются по формуле:
,где F – площадь наружной поверхности корпуса или головки, м2;
a - коэффициент теплопередачи при свободной конвекции, кВт/(м2×К), для приближенных расчетов:
.tн – температура наружной поверхности изолирующего корпуса (tн =50-80°С), °С;
tс – температура окружающей среды, °С.
м2где d – диаметр трубки в теле шнека, м;
dк – диаметр корпуса с изоляцией, м;
tк = 25×D – длина корпуса, м.
кВт/(м2×К) 
ВтКоличество внутренней теплоты трения (диссипативный нагрев), Ет, определяют по формуле:
,где Lн – длина напорной зоны шнека, см;
hн – глубина нарезки спирального канала в напорной части шнека, см;
d - величина зазора между гребнем шнека и цилиндром, см;
е – ширина гребня шнека, см.
кВт 
с-1 
Па×сQ = 35 см3/с; Р = 15МПа
с-1h2 = 1,8×102 Пас; е = 0,7 см
Ет = 4,48 кВт; Еп = 15,1+2,6+0,43-4,48 = 13,7 кВт
Получаем
,4,48+13,7 = 15,1+2,6+0,43
18,18 = 18,18
Тепловой баланс экструдера сошелся.
2. Раздел «Безопасность проекта»
Развитие промышленности, успехи химии в области органического синтеза привели к тому, что перед человечеством с особой остротой встала жизненно важная проблема, связанная с сохранением окружающей среды и ее защитой от последствий собственной деятельности.
На современном этапе человечество поставлено перед фактом возникновения в природе необратимых процессов. По мере ускорения научно-технического прогресса влияние людей на природу становиться все более мощным. И в настоящее время оно уже соизмеримо с действием природных факторов, что приводит к качественному изменению соотношения сил между обществом и природой. В природу внедряется все больше и больше новых веществ, чуждых ей, порой сильно токсичных для организмов. Часть из них не включается в естественный круговорот и накапливается в биосфере, что приводит к нежелательным экологическим последствиям.
Накопление промышленных отходов, обуславливая высокий уровень загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы, способствует повышению заболеваемости людей и животных.
Производство изделий из полиэтилена связано с воздействием на работающих ряда вредных и опасных производственных факторов, таких как: электрический ток, производственный шум, вредные и токсичные вещества (при нарушении режима переработки), которые в ряде случаев взрывопожароопасны. Поэтому при разработке проекта необходимо создать безвредные и безопасные условия труда для рабочих, а также обеспечить защиту окружающей среды от вредных выбросов.
Опасные производственные факторы и мероприятия по технической безопасности
Опасный производственный фактор – это фактор, воздействие которого на работающего в определённых условиях приводят к травме или другому внезапному ухудшению здоровья. По основному технологическому оборудованию рассматриваемого технологического процесса можно выделить следующие опасные производственные факторы:
- поражение электрическим током;
- травмирование движущимися частями машин и механизмов;
- термические ожоги.
Источниками поражения электрическим током являются нетоковедущие части оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие пробоя изоляции (корпуса сушилки, экструдера, тянущие вальцы, резальный станок), а также токоведущие части, находящиеся под напряжением, отключенные токоведущие части, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного включения. Кроме того, возможно электропоражение напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю, электрической дугой в установках с напряжением более 1000 В, при приближении к частям оборудования, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние, зависящее от значения высокого напряжения [49].
По степени опасности поражения электрическим током помещения делят на 3 класса:
1) помещения без повышенной опасности;
2) помещения с повышенной опасностью;
3) особо опасные помещения.
В соответствии с ПУЭ, по степени опасности поражения электрическим током, помещение, в котором протекает рассматриваемый технологический процесс, относится к классу особой опасности, т. к. характеризуется наличием токопроводящих полов и возможностью одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей технологическим аппаратам и механизмам с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой. Поэтому для обеспечения электробезопасности рекомендуется применять защитное заземление, зануление и защитное отключение, своевременно контролируют изоляцию, обеспечивают недоступность токоведущих частей [50].
Для предупреждения травмирования движущимися частями экструдера и режущим станком используют предохранительные тормозные, оградительные устройства для изоляции движущих частей; средства автоматического контроля и сигнализации, знаки безопасности, системы дистанционного управления, аварийные системы (кнопки) как для экстренной остановки механизмов и оборудования, так и для устранения возможности пуска в ход в период ремонта. При работе аппаратов не должно быть рывков и ударов, что достигается тщательной регулировкой и отладкой гидропривода, правильной выставкой литников, воздействующих на конечные выключатели экструдера.
Для предохранения от ожогов о нагретые поверхности (сушилка, экструдер, калибровочная насадка) необходимо предусмотреть тепловую изоляцию [49]. По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45оС.
Вредные производственные факторы и мероприятия по гигиене труда и производственной санитарии
К вредным относятся факторы физиологического, гигиенического, химического и психологического характера, длительное действие которых, постепенно накапливаясь, разрушает организм и может вызвать профессиональное заболевание. Вредные факторы – это:
– неблагоприятные метеорологические условия (температура, влажность, подвижность воздуха);
– наличие в воздухе газов или пыли;
– шум и вибрация;
– наличие тепловых и других невидимых излучений.
Перечисленные факторы формально относятся к вредным, если их уровни превышают действующие санитарные нормы [51].
Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызывать травмы, заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений.
Вредные вещества проникают в организм человека через органы дыхания, пищеварительный тракт или кожный покров.
При любой форме отравления характер действия вредных веществ определяется степенью его физиологической активности – токсичностью.