Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка процесса и оборудования для изготовления латексной пенорезины

Диссертация: Разработка процесса и оборудования для изготовления латексной пенорезины
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Исследованиями вопросов латексной технологии занималось достаточно большое число отечественных и зарубежных ученых. Большой вклад в исследование латексов, их смесей и технологии внесли В. В. Черная, П. Д. Трофимович, Б. А. Майзелис, Ю. В. Грубман, Е. А. Горелик, М. С. Силонова, Т. Н. Каменщикова, В. В. Верхоланцев, B. J1. Кузнецов, Р. Э. Нейман, A.B. Лебедев, Р.Дж. Нобль, В. Шютц, Е. Б. Бредфорд… Читать ещё >

Разработка процесса и оборудования для изготовления латексной пенорезины (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
  • 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Исходные материалы
    • 1. 2. Технологический процесс изготовления пенорезины
    • 1. 3. Способы получения и свойства пенорезины
      • 1. 3. 1. Плотность и дисперсность пенорезины
      • 1. 3. 2. Процессы разрушения пенорезины
      • 1. 3. 3. Разрушение пленок пены
    • 1. 4. Методы исследования пенорезины
  • 2. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАТЕКСНОЙ ПЕНОРЕЗИНЫ
    • 2. 1. В спениватели используемые в производстве пенорезины
    • 2. 2. Вспениватель лабиринтного типа
    • 2. 3. Пенообразование в устройстве лабиринтного типа
  • 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ ВО ВСПЕНИВАТЕЛЕ ЛАБИРИНТНОГО ТИПА
    • 3. 1. Разработка лабораторной установки лабиринтного типа
    • 3. 2. Программа и методика проведения экспериментов во вспенивателе лабиринтного типа
    • 3. 3. Течение жидкости во вспенивателе лабиринтного типа
    • 3. 4. Рабочие характеристики вспенивателя
    • 3. 5. Проведение экспериментальных исследований
    • 3. 6. Методика расчета вспенивателя лабиринтного типа

Улучшение экономического и социального положения страны может быть достигнуто, путем повышения темпов и эффективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, технического перевооружения и реконструкции производства. В связи с этим особая роль отводится науке и технике в качественном преобразовании производительных сил, переводе экономики на рельсы всесторонней интенсификации. Требуется ускоренная разработка и внедрение в производство новых поколений высокоэффективной техники, выпуск прогрессивного тепло и массообменного оборудования на основе новых технологических процессов. Эти задачи касаются и производства пенорезины из латекса.

Учитывая относительную обособленность и узость латексного производства в народном хозяйстве, на данном этапе целесообразным является использование математического моделирования и оптимизации основных процессов латексной технологии, как для целей проектирования необходимого оборудования, так и для его оптимизации при эксплуатации. В настоящее время метод математического моделирования применяется во многих областях науки и техники, начиная от изучения простейших физико-химических процессов и кончая сложными производственными, экономическими и биологическими системами.

Успех распространения метода математического моделирования объясняется возможностью с его помощью исследовать практически любые системы, даже те, которые изучать другими способами невозможно или очень трудно. Многолетняя практика доказала, что математическое моделированиеодно из основных методологических достижений научно-технической революции.

В производстве пенорезины из латекса большинство научных разработок технологического и конструктивного характера решались традиционными методами на основе имеющегося практического опыта. Поэтому трудно проводить глубокий анализ технических решений проектируемого оборудования из-за отсутствия математических моделей технологических процессов, лежащих в основе разрабатываемых проектов.

Исследованиями вопросов латексной технологии занималось достаточно большое число отечественных и зарубежных ученых. Большой вклад в исследование латексов, их смесей и технологии внесли В. В. Черная, П. Д. Трофимович, Б. А. Майзелис, Ю. В. Грубман, Е. А. Горелик, М. С. Силонова, Т. Н. Каменщикова, В. В. Верхоланцев, B. J1. Кузнецов, Р. Э. Нейман, A.B. Лебедев, Р.Дж. Нобль, В. Шютц, Е. Б. Бредфорд, И. В. Вандерхофф и многие другие. Проведенные исследования показывают, что свойства латексов и их смесей существенно влияют на характер протекания технологических процессов и определяют необходимые параметры этих процессов. Знание закономерностей протекания процессов латексной технологии позволяет разрабатывать оптимальные варианты аппаратурного оформления этих процессов при качественном получении необходимых изделий. Поэтому с целью разработки промышленного оборудования, его оптимальной эксплуатации в данной работе изложены результаты исследований гидро-тепло-массообменных закономерностей основных звеньев процесса изготовления пенорезины из латекса и предложена методология их использования для практического применения.

Актуальность проблемы. В настоящее время из-за увеличения количества потребителей в частности транспортной, мебельной промышленности, производства упаковки, основы для ковров и т. д., возрастает потребность в получении пенорезины. Возникает необходимость разработки, модернизации и внедрения в производство, технологии и оборудования линии по производству высококачественной пенорезины. До настоящего времени разработка аппаратурного оформления данного производства основывалась в основном на опыте работы предшествующего оборудования. При этом оно характеризуется завышенными массогабаритными и энергоемкими показателями. В связи с этим актуальными являются комплексные исследования по оптимальному проектированию линии производства пенорезины.

Работа выполнена в соответствии с федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009;2012 годы» Государственный контракт № 14.740.11.0141 от 13.09.2010 г.

Цель работы. Работа посвящена исследованию процесса изготовления латексной пенорезины и его аппаратурного оформления, включающего новую технологическую операцию — вспенивание латекса в устройстве лабиринтного типа. В данной работе решались следующие задачи:

— разработка конструкции вспенивателя, как устройства обеспечивающего одновременно получение пены и ее подачу на следующую технологическую операцию;

— проведение экспериментальных исследований по определению режимов работы вспенивателя в зависимости от кратности пены;

— разработка математического описания основных операций производства пенорезины: получение пены из латекса в лабиринтном вспенивателе, определение длины агрегата желатинирования-вулканизации на основе решения задачи нестационарной теплопроводности, гидродинамики потока моющей жидкости в валковой машине;

— разработка математического описания основных стадий процесса изготовления пенорезины, которая может служить для целей оптимизации работающего оборудования и для разработки нового;

— создание лабораторной установки для получения пены и ее транспортирования;

— проведение экспериментальных исследований по определению режимных параметров получения пены из латекса заданного качества.

Научная новизна. Разработана новая конструкция вспенивателя латексной смеси, позволяющая наиболее эффективно создавать пену и одновременно осуществлять ее транспортирование на следующую технологическую операцию. Предложена методика определения оптимальной длины камеры агрегата желатинирования-вулканизации, на основе которой можно производить его расчет и конструирование для заданных условий производства.

Практическая ценность. Доказана эффективность получения пенорезины с использованием вспенивателя лабиринтного типа. Разработана инженерная методика для расчета режимных параметров и конструктивных параметров оборудования для производства пенорезины.

Методики расчета основных параметров вспенивателя, агрегата желатинирования-вулканизации (АЖВ), машины по отмывке пенорезины приняты ОАО «НИИРТМаш» (г. Тамбов) для промышленного проектирования линии по производству пенорезины, с разработанным вспенивателем лабиринтного типа. Расчетный экономический эффект от результатов работы составляет 245 тысяч рублей год.

Результаты работы внедрены в учебный процесс: Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ) и используются при подготовке инженеров по специальности 655 400 «Энергои ресурсосберегающие процессы в химической технологии, в нефтехимии и биотехнологии» в рамках дисциплины «Оборудование для переработки полимерных материалов" — в Военно-воздущной академии им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина, Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж) по дисциплине радиационная, химическая и биологическая защита.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной работы доложены на трех научных конференциях ТГТУ, двух региональных научно-технических конференциях и опубликованы в шести печатных работах.

A.C. Кульбашный, A.C. Клинков. Разработка конструкции вспенивателя латексной смеси и методика его расчета. Вестник ТГТУ 2010. Т. 16 № 3, С.643−648.

Н.В. Амелина, A.C. Кульбашный, A.C. Клинков, В. Г. Однолько. Интенсификация сушки латексных гелей. // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского № 7 — 9(30) 2010 г. С. 325−328.

Н.В. Амелина, A.C. Кульбашный, A.C. Клинков, Д. Л. Полушкин. Применение метода ПФЭ для анализа работы линии технических напалечников. Труды ТГТУ: сборник научных статей / ТГТУ. — Тамбов. 2010 — Вып. 23 С. 167−169.

Н.В. Амелина, A.C. Кульбашный, A.C. Клинков, В. Г. Однолько. Режимы движения формы при изготовлении маканых изделий из латекса. // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского № 10 -12(31) / 2010. С. 355.

Н.В. Амелина, A.C. Кульбашный, A.C. Клинков, IT.C. Беляев. Определение расхода коагулянта при гелеобразовании. // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского № 7 — 9(30)/ 2010. С. 322.

Н.В. Амелина, A.C. Кульбашный, A.C. Клинков, В. Г. Однолько. Экспериментальные исследования работы вспенивателя лабиринтного типа. // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского № 2(33)/ 2011.С.368.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников из 65 наименований и 3 приложений. Содержит 120 страниц основного текста, 31 рисунка, 3 таблицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Предложена новая конструкция вспенивателя латексной смеси в производстве пенорезины, которая позволяет не только получение пены, но и ее транспортирование к последующей технологической операции.

2. Проведенные экспериментальные исследования вспенивателя лабиринтного типа подтверждают возможность его применения как для вспенивания латекса, так и его транспортирования.

3. Предложена методика получения пены во вспенивателе лабиринтного типа, которая подтверждена результатами проведенных экспериментов.

4. На основе экспериментальных данных разработана зависимость полученных размеров воздушных пузырьков пены от технологических параметров ведения процесса вспенивания.

5. Показано, что с увеличением числа оборотов вращения ротора размер пузырьков уменьшается и увеличивается их монодисперсность.

6. Для всех режимов работы вспенивателя кривые распределения размеров пузырьков приближается к закону нормального распределения с математическим ожиданием, определяющим средний размер пузырьков.

7. Разработана методика расчета вспенивателя, которая может быть использована при проектировании нового оборудования для получения пенорезины.

8. Предложена методика инженерного расчета получения пенорезины с использованием вспенивателя лабиринтного типа.

9. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований была разработана конструкция лабиринтного вспенивателя для промышленного производства.

10. Разработана методика расчета оптимальной длины камеры желатинирования-вулканизации.

11. Предложены уравнения, описывающие работу валковой отжимной машины в процессе отмывки пенорезины от примесей, которая подтверждается экспериментальными данными.

12. Решена в аналитической форме задача теплопроводности латексной пенорезины при вулканизации.

13. Показана экономическая целесообразность применения вспенивателя лабиринтного типа в технологической схеме изготовления пенорезины.

14. Методики расчета основных параметров вспенивателя, агрегата желатинирования-вулканизации (АЖВ), машины по отмывке пенорезины приняты ОАО «НИИРТМаш» (г. Тамбов) для промышленного проектирования линии по производству пенорезины, с разработанным вспенивателем лабиринтного типа. Расчетный экономический эффект от результатов работы составляет 245 тысяч в год.

15. Результаты проведенных исследований и созданная на их основе инженерная методика и программное обеспечение были использованы и внедрены в учебный процесс: Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ) и используются при подготовке инженеров по специальности 655 400 «Энергои ресурсосберегающие процессы в химической технологии, в нефтехимии и биотехнологии» в рамках дисциплины «Оборудование для переработки полимерных материалов" — в Военно-воздушной академии им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина, Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж) по дисциплине радиационная, химическая и биологическая защита.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Е.А. и др. Изучение свойств латексных пен. // Проблема синтеза, исследования свойств и переработки латексов. М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ. — 1971. С. 123.
  2. Брит, патент № 332 525, № 332 526, 1930.
  3. Murphy Е.А. Trans. Jnst. Ruff. Jnd, 1955
  4. Брит, патент № 471 899, 1937.
  5. Р. Дж. Латекс в технике. Л.: Госхимиздат, — 1962, С. 620−633.
  6. Rubb. Development, 19, № 2, 68. 1966.
  7. Брит, патент № 455 138, 1936.
  8. Брит, патент № 619 619, 1949.
  9. Брит, патент № 101 250, 1965.
  10. В.К. Пены. Теория и практика их применения получения и разрешения. М.: Химия, 1975., — 264 с.
  11. Chang R., Schoen Н., Grove С., Ind. Eng. Chem., 1956, 48, № 11. p. 2035−2039.
  12. Д.М., Короткова A.A. Исследование латексных пен // Коллоид, журнал. 1961. — т. 23, № 1., С. 95−99.
  13. С .Я., Ребиндер П. А. Докл. АН СССР, 49, 354, 1945.
  14. Brady A, Ross S.J. Am. Chem. Soc., 1944, 66, № 8. p. 1348−1356.
  15. Bikerman J. Surface chemistry. New-York, 1958., 50lp.
  16. П.М., Таубе П. Р. Изменение удельной поверхности пены // журн. прикл. химии. -1965, т.38. № 10., С. 2258−2264.
  17. П.М., Таубе П. Р. Некоторые вопросы кинетики разрушения пен // журн. прикл. химии. 1969, т. 38. — № 7., С. 1514−1520.
  18. Haas P., Johnston Н. Jnd. Eng. Chem. Fundam., 1967, 6, № 2. -p. 225−233.
  19. De Vries A. Ree. trav. chem, 1958, 71, № 4. p. 283−296.
  20. Непрерывный вспеннватель // Химическое и нефтяное машиностроение. 1976. № 10., С. 41.
  21. А.И. Лабиринтные насосы для химической промышленности. -М.: 1961., 75 с.
  22. А. С., Клинков А. С. Разработка конструкции вспенивателя латексной смеси и методика его расчета. Вестник ТГТУ. 2010. Т. 16. № 3., С. 643−648.
  23. Н.В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятности и математической статистики. -М.: Наука. 1969., 512 с.
  24. Е.А. и др. Получение пенорезины методом химического вспенивания латексной смеси // Каучук и резина. 1978. — № 7., С. 18.
  25. Е.А. и др. Способы изготовления губчатых изделий из латекса. М.: ЦНИТЭНЕФТЕХИМ. — 1974., С. 50.
  26. Н.Д. и др. Влияние некоторых рецептурных факторов на себестоимость губчатых изделий из латекса. // Каучук и резина. 1975,. № 9., С. 21.
  27. A.A. Исследование процесса изготовления губчатой резины из синтетических латексов: автореф. дис. к.т.н. / A.A. Короткова. М. 1953.,-21 с.
  28. A.A. Свойства пен из натурального латекса. // Каучук и резина. -1962. -№ 10., С. 47.
  29. З.К. и др. Исследование температурных полей желатинирования-вулканизации латексной пены при получении пенорезины. // Производство шин, РТИ и АТИ. -1973., -№ 9., С. 43.
  30. А.И. и др. Исследование влияния различных факторов, нежелатинированных латексов. // Каучук и резина. 1968., — № 1., С. 28.
  31. М.С. Исследование факторов, определяющих свойства пенорезины: автореф. дис. к.т.н. / М. С. Силонова М.: — 1971, — 18 с.
  32. В.Н. и др. Метод непрерывности контроля кратности латексной пены при производстве пенорезины // Каучук и резина. 1975. -№ 6. С. 53.
  33. Д.П. Разработка научных основ и обоснованием параметров технологического процесса производства изделия из пенорезины. -автореф. дис. д.т.н. М.: — 1981., — 32 с.
  34. Д.П., Силонова М. С. Производство губчатых изделийиз латекса. М.- ЦНИИТЭнерготехим. -1967. — вып. 3., — 35 с.
  35. Н.В., Соколов М. В. Движение латексных нитей в ваннах промывки.// Труды ТГТУ. 2003. Вып. 13., С. 56−59.
  36. Н.В. и др. Описание формирования резиновых нитей из латекса // Вестник ТГТУ. -2003. т. 9. № 2., С. 236−240.
  37. Н.В. и др. К вопросу синетезиса латексных гелей // Вестник ТГТУ. -2003. т. 9., № 4., С. 669−673.
  38. A.B. Теплообмен. Справочник. М.: Энергия, 1978., — 480 с.
  39. С.П., Карташов Э. М. Диффузия в химико-технических процессах. М.: Химия, 1993., — 208 с.
  40. Ю.А. и др. Теплофизические свойства резин и полиуретанов // Каучук и резина. 1981., — № 2., С. 29.
  41. С.П. и др. Кинетические закономерности процесса сушки латексных пленок // Каучук и резина. 1977., № 1., С. 11.
  42. М.М. Дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка. М.: Наука, 1964., — 523с.
  43. Х.Э. и др. Период сушки-вулканизации изделий из латекса // Каучук и резина. 1958. — № 7., С. 21.
  44. В. Вулканизация и вулканизирующие агенты. Л.: Химия, 1968.,-462с.
  45. Т.Э. Непрерывная вулканизация шприцованных изделий за рубежом // Производство шин, РТИ и АТИ. 1969. № 4., С. 8.
  46. Н.Д. Теоретические основы вулканизации хлоропреновых каучуков // Современные достижения в области физико-химии латексов. -М: НИИР.-1971., С. 111.
  47. Л.Н. и др. Исследования вулканизации латексных пленок тиурамной системы при производстве изделий медицинского назначения // Проблемы технологии переработки латексов и их применения. М.: ЦНИИТЭ нефтехим. — 1978., С. 91.
  48. A.M. и др. О вулканизации латексных пленок на основе тройного этилен-пропиленового сополимера // Каучук и резина. 1972. — № 9., С. 17.
  49. Э.М. и др. Исследование серной вулканизации латексов СКС-65 // Коллоид, журнал. 1972. — т. 34.- вып. 6., С. 508.
  50. И.Д. и др. О структуре пленок, полученных из водных дисперсий изопреновых каучуков // Коллоид, журнал. -1976. -т. 38-вып. 2, С. 403.
  51. И.Д. и др. Влияние ПАВ на процесс вулканизации пленок из водных дисперсий изопреновых каучуков и резиновых смесей на их основе// Каучук и резина. -1975. № 6., С. 16.
  52. В.В., Мазина Г. Р. Некоторые особенности вулканизации пленок из хлорированного латекса // Каучук и резина. 1975. -№ 6., С. 16.
  53. М.В. и др. Теплообмен в процессе желатинирования-вулканизации латексной пены // Каучук и резина. 1984. — № 6., С. 21.
  54. Авт. свит. СССР № 1 514 626 // А. В. Просветов и др. в Б.И., 1989,38.
  55. A.B. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия. — 1978., 1. С. 290.
  56. Т.М. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. М.: Машиностроение. — 1970., 504 с.
  57. И.Л. Технологическая гидромеханика. Л.: Машиностроение. — 1968,-524 с.
  58. A.B. Теория сушки. М.: Энергия. — 1968, — 471 с.
  59. Кучерявый М. А, Пикус И. Ф. Исследование гидравлического сопротивления губчатой резины при сушке методом сквозной фильтрации газа // Каучук и резина. 1972. № 10, С. 29.
  60. H.A. и др. Сушка латексной губки в поле СВЧ-энергии // Каучук и резина. 1976. -№ 7, С. 23.
  61. Г. Нагрев энергией сверхвысоких частот. М.: Энергия, 386 с.
  62. К.Ф. и др. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия. — 1976, — 552 с.
  63. М.С. О количественной связи между жесткостью латексных пленок, параметрами макроструктуры пенорезины и ее твердостью // Каучук и резина 1972. — № 2, С. 21−23.
  64. В.В. К методике оценки структурных превращений при формировании латексных пленок // Лакокрасочные материалы и их применения 1971. № 1, С. 27- 28.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!