高分子材料加工设备教案

1、高分子资料加工设备教课设计高分子资料加工设备教课设计27/27高分子资料加工设备教课设计资料科学与工程学院高分子资料加工设备教课设计任课教师：高分子科学系杨庆2006年9月高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计课程基本信息课程名称高分子资料加工设备课程编号110671学分数2学时数30授课班级高分子资料与工程专业2003级课程性质（）通识教育（）学科基础（）专业方向（）必修（）选修核查方式（）闭卷考（）开卷考（）小论文（）其他_总评成绩平常成绩（）核查成绩（100）教材名称高分子资料加工设备使用教材主编张瑞志第一版社及第一版日期中国纺织第一版社1999年参照资料化纤设备，高雨生等，纺织工

2、业第一版社涤纶长丝高速纺设备，张瑞志等，青岛海洋大学第一版社涤纶长丝生产，徐心华等，纺织工业第一版社1高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计高分子资料加工设备教课大纲课程名称：高分子资料加工设备TheProcessingEquipmentforPolymerMaterials课程代码：110671课程学分：2.0总学时数：30课程性质：选修面向专业：高分子资料与工程开课院系：资料科学与工程学院高分子资料系课程简介：本课程系统介绍以通用化纤设备为主，包含塑料、橡胶设备在内的高分子资料加工设备的基本知识。学生经过本课程的学习，熟习常有设备的结构与工作原理，从而在局部和整体双方面对化纤厂及其他

3、高分子资料加工厂的生产流程与工艺设备拥有清楚的看法。使用教材：主教材：高分子资料生产加工设备，张瑞志等，中国纺织第一版社，初版参照教材：化纤设备，高雨生等，纺织工业第一版社涤纶长丝高速纺设备，张瑞志等，青岛海洋大学第一版社涤纶长丝生产，徐心华等，纺织工业第一版社选课建议：高分子资料与工程专业的学生应选修本课程。要求的先修课程为：高分子物理、高分子化学和高分子资料成型原理。一般应在四年级第一学期选修为宜。课程的地位和任务本课程是高分子资料与工程专业关于加工设备的一门重要专业选修课。它为学习后继课程和毕业设计确定了必需的机械基础。2高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计课程的基本要求经过本课

4、程的学习，要修业生掌握化学纤维熔融纺丝生产线主要设备的工作原理、基本结构与工艺作用，并熟习这些设备之间的工艺联系；认识塑料加工设备以及橡胶加工设备的种类和工作原理；认识高分子资料加工设备的发展动向。课程内容第一章、绪论世界化纤设备发展历程；我国化纤设备发展历程；其他高分子资料加工设备的发展状况。第二章、聚合反应器第一节、搅拌釜式反应器第二节、管式反应器第三节、卧式反应器第三章、纺前设备第一节、原液办理设备第二节、切片干燥设备第三节、熔体匀滤设备第四章、熔融纺丝设备第一节、螺杆挤出机第二节、纺丝箱体第三节、计量泵第四节、纺丝组件第五节、冷却吹风装置第六节、卷绕成型装置第五章、长丝后加工设备第一节

5、、牵伸加捻机第二节、假捻变形机第三节、空气变形机第六章、塑料加工设备介绍第七章、橡胶加工设备介绍3高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计与其他课程的联系一般应安排在高分子资料成形原理以后，可以同高分子资料成形工艺课程同时选修。课时分配建议课程内容教课时数第一章、绪论2第二章、聚合反应器6第三章、纺前设备4第四章、熔融纺丝设备10第五章、长丝后加工设备4第六章、塑料加工设备介绍2第七章、橡胶加工设备介绍2总学时数30成绩评定（观察方法）期末考试成绩为本门课的成绩。其他说明本课程已制作多媒体课件。4高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计高分子资料加工设备教课日历20062007学年第1

6、学期课程名称高分子资料加工设备任课教师杨庆观察周次答疑时间周一下午使用班级高材2003级教研室主任张清华考试周次10答疑地点资料大楼918日期次数授课内容分章和分节的名称课内时数课外时数习题课、课堂谈论、课堂练习内容课内时数课外时数1第一章、绪论2第二章、聚合反应器第一节、搅拌釜式反应器(1)3第一节、搅拌釜式反应器(2)4第二节、管式反应器第三节、卧式反应器5第三章、纺前设备第一节、原液办理设备第二节、切片干燥设备(1)6第二节、切片干燥设备(2)第三节、熔体匀滤设备7第四章、熔融纺丝设备第一节、螺杆挤出机（1）8第一节、螺杆挤出机（2）9第二节、纺丝箱体第三节、计量泵第四节、纺丝组件10第

7、五节、冷却吹风装置第六节、卷绕成型装置11第五章、长丝后加工设备第一节、牵伸加捻机12第二节、假捻变形机第三节、空气变形机13第六章、塑料加工设备介绍14第七章、橡胶加工设备介绍15随堂考试5高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计上课周次：第（9）周，第（1）次上课时数：（2）学时教课内容第四章、熔融纺丝设备第二节.纺丝箱体、第三节.计量泵、第四节.纺丝组件教课目的和要求掌握化纤熔纺设备中纺丝箱体、计量泵和纺丝组件的结构原理教课的重点和难点计量泵工作原理与结构；纺丝组件中喷丝板的设计教课手段说明多媒体手段上课（包含采纳视频播放）参照资料化纤设备P100132（第二节.计量泵；第三节.纺丝

8、组件；第四节.纺丝箱）涤纶长丝高速纺设备P108140（第二节.计量泵；第三节.纺丝箱与组件）部署作业掌握本课内容；预习下节课内容：第五节、冷却吹风装置；第六节、卷绕成型装置备注教课过程：6高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计第二节、纺丝箱体一、纺丝箱体的作用与结构1、作用对熔体分配管路、计量泵和组件进行保温。（播放纺丝箱体视频）2、结构（见以下图）二、对纺丝箱体的要求1、耐热耐腐化2、严格密封3、熔体逗留时间短4、各纺丝部位状况一致5、装拆方便三、纺丝箱体设计1、外形结构从外形结构上分长方形和扁形两种结构。（见上图）纵向长度取决于纺丝位数，横向宽度取决于纺丝头座和熔体输送管道的配置尺

9、寸，高度取决于纺丝座的尺寸。一般采纳810mm的锅炉钢板焊接而成。2、纺丝位数和位距（1）纺丝位数一只纺丝箱一般有2、3、4、6和8个纺丝位，国内纺丝箱多为6个纺丝位。（2）纺丝位距7高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计位与位之间的距离，原则上要求在不影响操作的前提下尽量小些。一般长丝纺丝箱的位距为600mm，短纤维为400、500、600mm。对高速纺一只纺丝箱有2、3、4个纺丝位，位距有600、800、1000mm，最大可达1200mm。衡量纺丝箱效率高低的主要参数是位距产量，即纺丝单元产量与相临两个纺丝位的中心距离之比。（3）国产纺丝机位距产量型号纺丝位中心距（mm）纺丝位单元产

10、量（t/d）位距产量（t/100mm）喷丝板孔数（个）VD4056000.360.3960.060.066500VD4064000.8060.8870.20150.221751120VC406B6000.00980.1270.001630.0024534VC406A6000.00980.1270.001630.0024534YFD2005000.59121.75030.31820.35221003、熔体分配管设计（1）设计要求熔体的流经时间要短，压力降要小；熔体的流经时间和压力降要同样。（2）摆列方式分支式、放射式、组合式（见以下图）8高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计4、箱体加热系

11、统（1）加热形式联苯内循环式（拜见一、2、箱体结构图）在箱体内装入必定量的联苯混杂物（约占箱体容积的2/3），由电热棒加热，形成气液相共存的密闭箱。结构简单，但箱体的密封要求高。联苯外循环式将联苯锅炉的联苯蒸汽，经过管道、泵和阀等输送装置，通入纺丝箱，形成循环的加热回路。9高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计结构复杂，但温差小。（2）加热功率纺丝箱的加热功率主要耗费在箱体的散热上，所以纺丝箱保温资料的效能、保温层厚度及装填的松懈程度等均关系到能量耗费、纺丝环境的温度和劳动条件的利害，所以应选择优异的保温资料。第三节、计量泵（播放计量泵视频）一、计量泵的作用（1）精确计量纺丝计量泵（简称

12、计量泵）是化学纤维生产中所使用的高精度标准部件，它的作用主要在于精确计量、连续输送成纤高聚物的熔体或溶液。（2）产生预压计量泵产生所预约的压力，以保证纺丝熔体或溶液战胜纺丝组件或喷丝头的阻力，从喷丝板或喷丝帽的毛细孔（微孔）喷出，在空气、水或凝固浴中形成初生纤维。播放照片工厂使用中的计量泵（见以下图左）二、计量泵的结构与原理（见上图右）常有的计量泵为外啮合齿轮泵，它由一对齿数相等的齿轮构成。这类计量泵在工作时，传动轴插在联接轴的槽中，带动主动轴，使主动齿轮转动，从而使一对齿轮在“8”字形孔中啮合运行。泵的密封是靠泵板间高精度平面相密合、并由沉头螺钉固紧而连成一体。10高分子资料加工设备资料科学

13、与工程学院教课设计联轴器套及其端盖是由内六角螺钉固定在上泵板上的，整个泵体由四个（或六个）螺栓固定在泵座上。计量泵的进口与出口都开在下泵板上，并与泵座的人口孔道和出口孔座相对应。当齿轮啮合运行时，在吸人孔造成负压。关于熔纺来讲，熔体将被吸入泵内并填满两齿轮的齿谷，齿谷间的熔体在轮齿的带动下紧贴着“8”字形孔的内壁辗转近一周后被送至出口，因为出口端容积的不停变化，而将熔体排出。熔体出口压力视出口管路、纺丝组件（或喷丝头）阻力而异。阻力越大，出口压力越大，功耗费也越多。但出口压力的增添是有限度的，当压力达到必定值阿，熔体将沿齿轮泵各部件的配合缝隙而回流，此时出口压力不再增添。因为计量泵缝隙大小取决

14、于泵板和齿轮的加工精度，所以用于高压纺丝的计量泵加工精度比一般纺丝泵要高得多，不然将因漏液而达不到预约的压力。三、计量泵的资料材质要有耐高温高压、耐磨和耐腐化的特征。一定经受高温运行和焙烧的检验，在450度的高温下不发生形变，仍保持原有的结构尺寸和强度。一般采纳铬镍合金钢和高速工具钢。目前国内外齿轮计量泵常用资料及其组偏见下表。化学成份（重量）钢号国家CMnSiCrWMoCoVSPW18Cr4V0.30.80.400.403.8017.500.30-11.40.030.03中国YB12-59W9Cr4V21.451.70.400.403.84.48.5100.30-22.60.030.03同上

15、Cr12MoV1.451.70.350.401112.5-0.40.6-0.150.30.030.03中国YB7-55X12M1.451.70.350.401112.5-0.40.6-0.150.30.030.03俄罗斯TOCPB180.750.300.254.5018.50-1.100.030.03德国DINVDE3355HCO0.900.300.254.0121.00.302.500.030.03德国DINVDE32115144OB0.70.961.001.01618-0.75-0.030.04美国SAE5144OC0.951.21.001.01618-0.75-0.030.04同上SKH

16、90.750.90.600.353.54.5674.06.0-18.230.030.03日本JISSKH60.700.80.600.353.54.51012-1.62.00.030.03同上SKD111.41.60.600.41113-0.81.8-0.20.50.031即可。而关于非牛顿流体，如锦纶、涤纶和丙纶熔体Lo/do=14。目前国内外用得比较广泛的Lo/do=1.52。（5）微孔加工方法机械冲挤法在国内多数仍采纳冷冲挤压法，其长处是孔的圆整度和光洁度好，质量稳固均一；弊端是生产效率低。这类方法是采纳不一样角度的冲针多次冲制而成形的。激光打孔法电火花穿孔法电子束加工法4、喷丝板孔数（1

17、）长丝纺长丝一般采纳180孔，广泛采纳的是20、24、30、32、34、36、68和72孔；（2）帘子线采纳100400孔；（3）短丝采纳50010,000孔，矩形喷丝板可达30,000孔。5、喷丝孔摆列21高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计（1）喷丝板设计要求各喷孔的熔体流量应均匀一致；每根细流遇到的冷却条件应均一；喷丝板应有足够的刚度，保证工作时不产生曲折变形。（2）喷丝板设计特色喷丝板的孔眼与环吹风装置应齐心摆列；喷丝孔应尽量凑近边沿摆列；喷丝孔的径向分布宽度应越窄越好；喷丝孔摆列要有益于气流均匀穿透，阻力越小越好；喷丝板中部应留适合大小的无孔区，使穿透气流有缓冲余地，以防紊流

18、气流波及丝条。（3）环吹装置设计特色依据换热量确定适合的吹风距离（即从吹风点到喷丝板最外圆孔的距离）、冷却面积及均匀吹风速度；在同一水平界面上周向吹风的风速要均匀；要降低吹出气流的湍流程度。（4）孔摆列法齐心圆摆列各齐心圆间的圈距相等或近似相等。对各齐心圆的摆列有等孔距和等孔数两种形式。（等孔距是各圆上的孔距凑近相等而孔数不等，等孔数是各圆上的孔数相等）22高分子资料加工设备资料科学与工程学院教课设计分区均匀摆列小孔距高密度放射形摆列法每圈的孔数相等，每圈的孔距自内向外均匀递加，孔呈均匀交织摆列，易于冷却气流经过，冷却的均匀性好；每圈孔密度有规律地自外向内递加，这样，定量冷却气流每穿透一细流层即被运动的丝条向下带走一部分，跟着空间的减小，气流量亦逐渐减小，有益于丝条的均匀冷却。6、喷丝板资料（1）要求耐热（抗氧化起皮）、耐腐化、拥有必定的强度和易于冷冲挤压等性能。（2）国内1Crl8Ni9Ti不锈钢（拜见“反应器用不锈钢资料”部分）（3）外国0Crl8Ni9、Crl8N