Процеси та обладнання перероблення термопластичних матеріалів з використанням вторинної сировини - Автореферат

Процеси та обладнання перероблення термопластичних матеріалів з використанням вторинної сировиниРоботу виконано в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» (НТУУ «КПІ») відповідно до пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки в Україні (Постанова Кабінету Міністрів (КМ) України від 24.12.2001 р., №1716), Державної програми розвитку промисловості на 2003-2011 роки (Постанова КМ України від 28.07.2003 р., №1174), Програми поводження з твердими побутовими відходами (Постанова КМ України від 04.03.2004 р., №265), Комплексної науково-технічної програми «Створити й освоїти у виробництві комплекси технологічного обладнання, засоби автоматизації з використанням ресурсозберігаючих технологій» (Постанова КМ України від 26.07.2001 р., №915), а також відповідно до тематики держбюджетних науково-дослідних робіт НТУУ «КПІ»: «Створення концепції конструктивного оформлення процесу виготовлення рулонних та інших погонажних матеріалів з використанням відходів легкої та інших промисловостей» (№2173, 1997-1999 рр., №ДР 0197U005334; замовник - Міністерство освіти України; автор - виконавець теми); «Дослідження енергоресурсозаощаджувальної технології та засобів формування виробів із композиційних матеріалів» (№2367, 2000-2002 рр., №ДР 0101U000402; замовник - Міністерство освіти і науки України (МОН України); автор - виконавець теми); «Розроблення теоретичних засад і алгоритмізація детермінованих математичних моделей формування реологічно складних середовищ» (№2646, 2003-2005 рр., №ДР 0103U000206; замовник - МОН України; автор - виконавець теми); «Розроблення теоретичних засад проектування обладнання ліній для переробки промислових і побутових відходів полімерів» (№2921, 2006-2008 рр., №ДР 0106U002132; замовник - МОН України; автор - керівник теми). Розробити загальні засади моделювання і науково обґрунтованого вибору процесів та обладнання для перероблення ТПМ з використанням вторинної сировини. Наукова новизна одержаних результатів полягає у створенні наукових засад розробки і вдосконалення процесів та обладнання для комплексного перероблення термопластичних матеріалів з використанням вторинної сировини, що забезпечує можливість визначення раціональних конструктивних параметрів обладнання та режимів його роботи. Розроблено узагальнену математичну модель процесу червячної екструзії ТПМ з використанням вторинної сировини, яка враховує дійсні геометричні, швидкісні й температурні параметри робочих органів, склад перероблюваних ТПМ, а також розглядає процес у системі координат, що рухається разом з виділеним для аналізу обємом, обмеженим одним витком нарізки червяка. Результати досліджень впливу конструктивних особливостей обладнання для перероблення ТПМ з використанням вторинної сировини, режимів його експлуатації і властивостей зазначених матеріалів на параметри процесів перероблення стали основою розробки та впровадження методик і рекомендацій щодо науково обґрунтованого проектування, модернізації і вибору обладнання, а також визначення раціональних режимів його експлуатації, зокрема: 1.У першому розділі наведено аналіз тенденцій використання полімерних матеріалів, класифікацію ТПМ та їх основні технологічні властивості, аналіз основних методів утилізації полімерних відходів та обладнання для їх реалізації, а також аналіз існуючих моделей процесів та обладнання перероблення ТПМ. У той же час сучасні методи утилізації відходів передбачають їх комплексне перероблення, яке включає різноманітні взаємоповязані одиниці обладнання і спрямоване на одержання ТПМ із властивостями, що зазвичай істотно відрізняються від властивостей вихідних матеріалів, а тому потребує іншого обладнання та/або режимів перероблення. У звязку з цим зростає роль математичного моделювання процесів та обладнання перероблення ТПМ з використанням вторинної сировини, яке дає змогу здійснювати пошук як геометрії робочих органів обладнання, так і режимів перероблення, що забезпечить потрібні властивості одержуваних матеріалів і виробів. У виділеному обємі матеріал обертається під дією складової швидкості червяка і циркулює в поперечному напрямку під дією складової Wz, що дає змогу вважати процес вісесиметричним і в рівнянні (6) знехтувати похідними по координаті . Розроблені математичні моделі червячної екструзії та алгоритми проектного розрахунку екструдерів дають можливість для заданої продуктивності й температури ТПМ на виході з екструдера визначати основні параметри процесу та обладнання: геометрію робочих органів, частоту обертання червяків, мінімально потрібну потужність урухомника та оцінювати температурну неоднорідність матеріалу.

Основний зміст роботи