1、第4章 物料衡算與熱量衡算4.1 物料衡算物料衡算即是利用物料的能量守恒定律對其進行前后操作后物料總量與產品以及物料損失狀況的計算方法，也就是進入設備用于生產的物料總數恒等于產物與物料損失的總量。物料衡算與生產經濟效益有著直接的關系。物料衡算需要在知道產量和產品規格的前提下進行所需的原、輔材料量、廢品量以及消耗量的計算。物料衡算的意義：（1） 知道生產過程中所需的熱量或冷量；（2） 實際動力消耗量；（3） 能夠為設備選型、臺數、決定規格等提供依據；（4） 在擬定原料消耗定額基礎上，進一步計算日消耗量、時消耗量，能夠為所需設備提供必要的基礎數據。 年工作日的選取（1）年工作時間 365-11（法

2、定節假日）=354×24=8496（小時）（2）設備大修 25天/年=600小時/年（3）特殊情況停車 15天/年=360小時/年（4）機頭清理、換網過濾 6次/年 8小時/次 354-(25+15)×1/6次/天×8小時/次=396小時=16.5天=17天（5）實際開車時間36511251517=297天8496600360396=7140小時（6）設備利用系數 K=實際開車時間/年工作時間=7140/8496=0.844.1.2 物料衡算的前提及計算（1）擠出成型階段物料衡算的前提是應在已知產品規格和產量的前提下進行許多原輔材料量、廢品量及消耗量的計算。已知：

3、PVC片材的年生產量為28500噸，其中物料自然消耗率為0.1%，產品合格率為94%，回收率為90%。每年生產297天，二班輪流全天24小時生產。物料衡算如下：年需要物料量M1=合格產品量/合格率=28500/0.9430319.15t年車間進料量M2= M1/（1-物料自然消耗率）=30319.15t /（1-0.1%）30349.50t年自然消耗量M3=M2-M1=30.35t年廢品量M4=M1-合格產品量=30319.15-28500=1819.15t每小時車間處理物料量M5=30319.15/297/24h4.25t年回收物料量M6=M4×回收率=1819.15×9

4、0%1637.23t新料量M7=M2-M6=30349.50-1637.23=28712.27t合格率 94%合格產品量28500t廢品率6.38%廢品量1819.15t自然損耗0.1%自然損耗量30.35t進車間物料量30349.15t小時車間處理量4.25t進機料量30349.50t進車間新料量28712.27t回收率90%回收量55.09t（2）造粒階段 確定各崗位物料損失率 塑化造粒工段物料損耗系數工序篩選輸送高速混合冷卻混合擠出造粒輸送自然掃地損耗率%0.20.30.10.10.50.2合計損耗率%0.50.10.10.50.2總損耗%1.4 物料平衡計算 進入本工序的物料量=出料量

5、/（1-本工序的損失率）進入風送物料量：新造粒量：30319.15×（1-5%）=28803.19t（顆粒中需加入回收物料為總量的5%）進入輸送的物料量：28803.19t /(1-0.2%)=28860.91t進入擠出造粒物料量：28860.91/(1-0.5%)=29005.94t進入冷混機的物料量：29005.94/(1-0.1%)=29034.98t進入高混機的物料量：29034.98/(1-0.1%)=29064.04進入篩選輸送物料量：29064.04/(1-0.5%)=29210.09t（3）物料中各組分需求量 物料中各組分需求量計算方法：（1）年組分需要量(t) 物料

6、年需要量×組分占整個物料量的百分比=組分年需要量（2）日組分需要量(t)年組分需要量÷實際開車天數（297）=日組分需要量（3）每小時組分需要量（kg）年組分需要量÷實際開車時（7140）=每小時組分需要量根據衡算，計算出實際每天需要量及日需要量和每小時需要量，見表表 每年需要量及日需要量和每小時需要量原料名稱配方中分數百分率%每年需量/ t每天需量/t每時需量/kgPVC樹脂10087.625588.086.1535837Ca/Zn0.30.2675.900.2510.60環氧化四氫鄰苯二32.62765.302.57107.10MBS87.012047.636

7、.89286.78甲酸脂硫酸錫1.51.31382.651.2953.59月桂酸錫10.94274.5716.2138.46硬脂酸0.30.2675.900.2510.60根據計算畫出物料衡算流程圖29210.09噸/年造粒工段28803.19噸/年擠出成型工段285000噸/年 406.9噸/年 1515.96噸/年 1819.15噸/年 （總損失） （加回收料） （損失+下腳料）4.2 熱量衡算在熱塑性塑料成型過程中，必須將原料進行加熱至粘流態（高彈態）再成型，需要將加熱量傳遞給塑料，成型后的冷卻定型需要將熱量除去。在車間設計中進行熱量衡算的目的：為保證順利進行成型加工，確定加熱所需的熱量

8、，并核算加算電功率。一方面作為選擇設備的依據，另一方面作為計算耗電量的依據。確定冷卻需排出熱量，一方面可計算出冷卻介質的消耗量，另一方面作為選擇換熱設備的依據。塑料制品成型加工過程更多采用對單元設備的熱量衡算。熱量衡算遵循能量守恒定律，熱力學第一定律是熱量衡算的理論依據。即若忽略機器的散熱，不考慮摩擦剪切熱則：加熱器放出的熱量（Q0）應等于物料所吸收的熱量（Q1）。熱平衡方程式表示為:Q0=Q1上式是通用公式，具體應注意以下幾個問題：1.必須弄清過程中的熱量形式及熱損失，從而確定所要收集的物理性數據及數據的可靠性。以保證計算的準確性。2.要合理確定計算基準，計算基準是指數量上的基準和基準態，數

9、量基準。3.按處理每公斤物料計算，基準態一般是以25作為基準溫度的。在熱塑性成型過程中，最常用的能量來源為電能轉變成熱能。主要方法有兩種：電阻加熱，電感加熱。電加熱裝置簡單，干凈，無污染，溫度調節也很方便。所以廣泛采用于塑料加工過程中，熱量衡算的方法有：（1）溫差法 （2）焓變法 （1）溫差法qh=qm.h×ch(T1-T2)qc=qm.c×cc(T1-T2)式中： qm.h,qmc-熱流體和冷流體的質量流量 kg/sCh,cc-熱流體和冷流體的比熱容 J/(kg.k)T1,T2-熱流體最初和最終的溫度 kT1,T2-冷流體最初和最終的溫度 k（2）焓變法 qh=qm.h&

10、#215;(h1-h2)qc=qm.c×(h1-h2)式中： qm.h,qm.c-熱流體和冷流體的質量流量 kg/s h1,h2-熱流體最初和最終的焓值 J/k h1,h2-冷流體最初和最終的的焓值 J/k已知，CPVC樹脂的比熱容c=4.4kJ/(kg.k),T1=20,T2=185.qm,pvc×c×(T2-T1)=0.097擠出機最佳生產能力為730kg/h則Q吸=qm,pvc×c×(T2-T1)=0.097×4.4×165=70.583（kw）小于擠出機的功率319.4kw。第4章 擠出生產線機器數量的確定4.1 擠

11、出機規格的確定由物料衡算知，要求車間的處理物料量為：M1=合格產品率/合格率=28500/0.9430319.15t那么，每小時車間處理物料量為：M5=30319.15/297/24h4.25t表4-1 SJ-200/30錐形單螺桿擠出機主要參數表型號SJ-200/30外型尺寸（長×寬×高）(mm)5000×1540×2280生產能力(kg/h)600800最大螺桿轉速（rpm）600總功率（Kw）319.44.2 擠出機數量的確定根據擠出機的最佳生產能力，【最佳生產能力=最小生產能力+（最大生產能力最小生產能力）×2/3】初定擠出機的生產能力為730kg/h.初定臺數：初定臺數=每小時總處理物料量/擠出機生產能力=4250kg/h/7300 kg/h5.8臺實際所需臺數 確定是應該考慮的因素有：車間開機率（內含設備維修情況、開停車及臨時性停車）；一般選擇范圍在85%95%，然后計算實際臺數。其計算公式如下：實際所需臺數=初定臺數/開機率=5.8/95%6.1臺擇優分析（依據臺時產量）則6臺方案：臺時產量=每小時總處理物料量/（臺數×開機率）=4250kg/h/（6&