Жидкостной нагрев экструзионных головок
Головки с косвенным жидкостным нагревом предпочтительны при переработке эластомеров.
Основная черта жидкостного нагрева головок в отличие от электронагрева — способность отводить тепло от головки независимо от окружающих условий. Эта способность является преимуществом при относительно низких температурах, при которых обычно перерабатываются эластомеры.
Из-за относительно небольшой разницы температур головки для экструзии эластомеров и окружающей среды изменение температуры окружающего воздуха оказывает значительно более сильное влияние на интенсивность конвективного охлаждения поверхности головки, чем на головки для термопластов, перерабатываемых при более высоких температурах.
Жидкостный нагрев позволяет обеспечить более равномерное распределение температур в корпусе головки, нежели с помощью электронагревателей.
В частности, при переработке каучука значительные затраты на дополнительное оборудование (циркуляционные насосы, теплообменники и т. д.) не так сильно заметны, поскольку они представляют собой часть системы жидкостного нагрева самого экструдера.
Иногда жидкостный нагрев встречается и при переработке термопластов, в частности, когда между экструдером и головкой на больших экструзионных установках используются длинные соединительные детали. В этом случае, с одной стороны, необходимо компенсировать значительные потери тепла за счет конвекции и излучения с большой поверхности, а с другой — следует обеспечить отвод энергии диссипации при течении расплава по длинным каналам. В таких ситуациях (большие поверхности, малые площади поперечного сечения каналов) жидкостный нагрев требует меньших затрат на установку и обслуживание дополнительного оборудования по сравнению с непосредственным электронагревом с соответствующими многочисленными зонами нагрева и терморегулирования.
Жидкостный нагрев иногда применяется и для поддержания необходимых температур в относительно небольших головках для переработки термопластов. Например, когда какой-либо участок головки должен целенаправленно подогреваться или охлаждаться для обеспечения необходимого качества поверхности экструдата (например, выходной участок головок с дорнодержателем для производства рукавной пленки), применяют масляный нагрев [10].
Сборка и обслуживание таких головок обычно сложнее, чем головок с прямым электрическим нагревом, поскольку при этом требуется удаление и повторное наполнение головки и системы трубопроводов теплоносителем.
Более серьезным недостатком жидкостного нагрева является его техническая сложность и высокая стоимость, особенно когда головка имеет несколько тепловых зон, для которых требуется поддержание различных температур, например, в больших экструзионных головках для изготовления пленок и листов из термопластов [11-14]. В соответствии с современной технологией для каждой тепловой зоны требуется отдельная система регулирования температуры (резервуар, насос, нагреватель и охладитель теплоносителя). Благодаря разработке управляющего клапана с линейной управляющей характеристикой, независимой от температуры, представляет интерес концепция регулирования расхода теплоносителя [15,16]. По этой концепции несколько тепловых зон с различными уровнями температуры нагреваются жидким теплоносителем, подаваемым из единого источника. При этом регулируется не температура, а расход теплоносителя через различные тепловые зоны.