Extrusionstechnik -5- Analyse der Prozessbedingungen Flashcards
(14 cards)
Wofür ist die Prozessanalyse notwendig?
… für Prozesskontrolle und Fehlerbehebung
… für Prozesscharakterisierung, Modellierung -> Produktgestaltung
Wofür ist die Prozesskontrolle notwendig?
… um eine gewünschte Qualität von extrudierten Produkten zu halten
…um Sicherheit zu gewähren!
Bei der Prozesskontrolle sollten welche Größen überwacht werden?
- Druck vor der Düse
- Temperaturder Schmelzeinder Düse
- Motorbelastung / -drehmoment -> SME
- Volumenstrom des Rohstoffs
- Volumenstrom vom Wasser/ andere Zulaufströme
- Temperaturen entlang des Gehäuses und der Düse
- Drehzahl der Schnecke
- Aufheiz-/Abkühlungsgeschwindigkeit in jedem Aufheiz-/Abkühlbereich
- Relative Feuchte/ Wassergehalt des Rohstoffs
- Umgebungstemperatur
- Temperatur des Rohstoffs und des Wassers
Welche Typischen (integralen-) Kontrollparameter müssen ständig gemessen und überwacht werden?
- Druck vor der Düse = f (Düsengeometrie, Volumenstrom, Viskosität)
- Temperatur der Schmelze in der Düse= f (Drehzahl, Volumenstrom, Wassergehalt, Temperatur des Gehäuses, …)
- Motorbelastung / -drehmoment -> SME
= f (Drehzahl, Volumenstrom, Wassergehalt, Füllgrad, Viskostät…)
Wie kann die Temperatur der Schmelze gemessen werden? schwierigkeit?
der Sensor muss sich in der Schmelze befinden:
-> Sehr schwer im Schneckenbereich aufgrund der drehenden Schnecken
-> Abstandshalter zwischen Schnecken können eingesetzt werden. (Sensoren müssen für den Ein- bzw. Ausbau der Schnecke aus dem Extrudergehäuse entfernt
werden)
Vor- und nachteile für Infrarotsensoren welche die Temperatur messen?
Vorteile
-Bündiger Einbau.
- IR-Sensoren messen, was sie “sehen”.
- Sie können die maximale Temperatur der Schmelze über eine bestimmte Tiefe, etwa 1 bis 5 mm je nach Eigenschaften des Materials messen.
- Schnelle Antwortszeit, die ca. 10 ms beträgt
Nachteil:
- Emissionskoeffizient der Schmelze muss bestimmt werden!
Nachteile von Thermoelementen für die Messung der Schmelztemperatur?
Thermoelemente können die Temperatur der Schmelze unterschätzen
Eigenschaften Empirisches Modell?
-> Beschreibendes Modell
-> Auch statistisch genannt, phänomelogisch, Regressions- oder Black-Box-Modelle
-> Schnell, meistens braucht es wenige Parameter, die einfach zu bestimmen sind
-> Hat einen guten Vorhersagewert
Aber!!
-> Vorhersagen werden unzuverlässig außerhalb vom Bereich der eingetragenen Daten. Maschinen und Material abhängig. Anwendung für andere Systeme nicht möglich
-> Geben wenig oder keine Informationen über die entscheidenden Prozessmechanismen.
Eigenschaften Mechanistisches Modell?
-> Erklärendes Modell
-> Ermöglicht das Testen von Hypothesen, erzeugt Wissen und ein besseres Verständnis komplexer Systeme
-> Ermöglicht Informationen zu erhalten, die sonst nicht verfügbar ist
Aber!!
-> Entwicklung von Modellen ist zeitaufwendig
-> langsam
-> braucht zuverlässige Daten
Was zeichnet 1-D Modelle aus?
1-D Modelle sind oft qualitativ
-> Sie können für die Schneckengestaltung und Personalschulung benutzt werden
Was zeichnet 2-D Modelle aus?
2-D Modelle ermöglichen die Simulation von
Strömungen rheologisch-komplexer Materialien
-> Viskoelastische Modelle fordern hohe Rechenleistung, die durch 2-D Simulationen ausgeglichen werden kann
Was zeichnet 3-D Modelle aus?
Ein 3-D Modellansatz bietet eine umfassende Analyse der Strömung im Extruder
-> Ermöglicht Informationen zu erhalten, die sonst nicht verfügbar sin
Um die Strömung komplexer Polymerschmelzen zu modellieren, sind passende math. Modelle nötig, die den physikalischen Gesetzen folgen. Welche?
- Die Impulsgleichung
- Die Kontiuitätsgleichung
- Die Energiegleichung
Was muss für die Characterisierung der Prozessbedingungen bekannt sein?
die rheologischen Eigenschaften (Viskosität, Elastizität) müssen bekannt sein
