年產(chǎn)20萬噸pvc管塑料加工廠工藝設計-畢業(yè)(完整版)資料

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年產(chǎn)20萬噸pvc管塑料加工廠工藝設計--畢業(yè)（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）湖南科技大學畢業(yè)設計（論文）題目年產(chǎn)20萬噸PVC管塑料加工廠工藝設計作者學院化學化工學院專業(yè)材料化學學號指導教師二〇一六年五月二十五日

湖南科技大學畢業(yè)設計（論文）任務書化學化工學院材料科學與工程系系主任:（簽名）年月日學生姓名:學號:______專業(yè):材料化學1設計（論文）題目及專題：年產(chǎn)20萬噸PVC管塑料加工廠工藝設計2學生設計（論文）時間：自2021年3月28日開始至2021年5月26日止3設計（論文）所用資源和參考資料：（1）塑料制品成型加工；（2）塑料工業(yè)手冊；（3）聚氯乙烯管材制造和應用；（4）聚氯乙烯管材制造和應用。4設計（論文）應完成的主要內(nèi)容：（1）前言（PVC管材簡介）；（2）PVC管材生產(chǎn)原料及工藝流程及原理；（3）硬PVC管生產(chǎn)車間工藝計算及設備選型；（4）機頭和口模的設計；（5）廠房設計和設備布局及技術(shù)經(jīng)濟核算；（6）設計圖紙5-6張（全廠平面布置圖、車間平面布置圖、車間立面圖、車間主要設備圖、生產(chǎn)流程圖等）。5提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：（1）設計說明書規(guī)范，文字力求簡練，計算準確，選用設備可靠；（2）設計圖紙規(guī)范、整潔，工藝合理；（3）按畢業(yè)設計大綱要求完成規(guī)定數(shù)量圖紙：五張手繪圖紙。6發(fā)題時間：2021年3月25日指導教師：（簽名）學生：（簽名）

湖南科技大學畢業(yè)設計（論文）指導人評語[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]指導人：（簽名）年月日指導人評定成績：湖南科技大學畢業(yè)設計（論文）評閱人評語[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學性，結(jié)論和存在的不足等進行綜合評價]評閱人：（簽名）年月日評閱人評定成績：

湖南科技大學畢業(yè)設計（論文）答辯記錄日期：2021年學生：學號：班級：材化一班題目：年產(chǎn)20萬噸PVC管塑料加工廠工藝設計提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：1設計（論文）說明書 共 頁2設計（論文）圖紙 共 頁3指導人、評閱人評語 共 頁畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的研究思路，設計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]答辯委員會主任：（簽名）委員：（簽名）（簽名）（簽名）（簽名）答辯成績：總評成績：摘要本設計是年產(chǎn)20萬噸聚氯乙烯管塑料加工廠工藝設計，本設計說明書共有七章，根據(jù)實習和相關文獻，完成了物料衡算、主要設備選型等。此設計有說明書一份、圖紙三張。說明書內(nèi)容：1.PVC管簡介、發(fā)展前景及其特點；2.PVC管生產(chǎn)工藝流程；3.物料衡算；4.生產(chǎn)設備的選型，工廠及其車間布局；5.技術(shù)經(jīng)濟分析。圖紙：1.工廠平面布置圖；2.擠出機三視圖；3.生產(chǎn)流程圖；4.車間布置圖關鍵詞：聚氯乙烯；管材；擠出工藝；廠房平面設計ABSTRACTThisdesignistheannualoutputof200000tonsofpolyvinylchloride(PVC)tubeplasticprocessingfactoryprocessdesign，therearesevenchaptersofthisdesignmanual，accordingtothepracticeandrelatedliteratures，completedthematerialbalance，mainequipmentselection，etc.Acopyofthisdesignwithspecifications，drawings，threecopies.Content:1.PVCpipeintroduction，developmentprospectsanditscharacteristics；2.PVCpipeproductionprocess；3.Materialbalance；4.Theproductionequipmentselection，factoryandworkshoplayout；5.Technicalandeconomicanalysis.Drawing:1.Theplantlayout；2.Extruderthreeviewdrawing；3.Productionflowchart；4.TheworkshoplayoutKeywords:polyvinylchloride(PVC)；Steeltubes；Extrusionprocess；Workshopplanedesign目錄第一章前言 11.1聚氯乙烯管材的發(fā)展史及其特點 11.2

PVC管材行業(yè)的現(xiàn)狀和應用前景 41.3PVC-U管道的設計原則 51.4

國內(nèi)外主要工藝路線的比較和選擇 61.5PVC給水管的規(guī)格尺寸 6第二章

PVC管材生產(chǎn)原料及工藝流程及原理 82.1

PVC管材主要原料PVC樹脂選擇 82.2

PVC-U管材生產(chǎn)配方 92.3

生產(chǎn)工藝流程概述 92.4生產(chǎn)原理 10擠出機 10冷卻定型裝置 122.5

產(chǎn)品質(zhì)量指標 12第三章

硬PVC管生產(chǎn)車間工藝計算 133.1生產(chǎn)能力計算 133.2物料衡算 133.3原料消耗計算 14第四章設備選型和臺數(shù)計算及能量衡算 164.1高速混合機的計算 164.2螺桿擠出機計算 164.3

擠出管輔機計算 174.4其他設備 174.5能量衡算 18第五章機頭和口模的設計 205.1擠出成型模具包括兩部分:機頭和定型模 205.2擠出成型模具的結(jié)構(gòu)組成 205.3擠出機頭設計原則 215.4擠出機頭的選擇 22第六章廠房設計和設備布局 236.1概述 236.2廠址選擇及原則 236.3廠房的平面輪廓設計及布置 236.4房的立面輪廓設計及布置 256.5設備的布置和排列 25第七章技術(shù)經(jīng)濟核算 277.1基建投資 277.2各項費用計算 27原料價格 27人工費 27其他費用 277.3總成本 287.4銷售收入、稅金和利潤 287.5盈利 28第八章安全與環(huán)保 298.1綜合安全防護 29防火防爆 29防毒 30結(jié)論 31設備一覽表 32參考文獻 33致謝 34附錄A設計圖 35第一章前言PVC的全稱是polyvinylchloride（聚氯乙烯）。這種塑料制品其實是一種乙烯基的聚合物質(zhì)。聚氯乙烯擁有有原料豐富（石油、石灰石、焦炭、食鹽和天然氣）、制造工藝成熟、價格低廉、用途廣泛等突出特點，現(xiàn)已變?yōu)槭澜缟蟽H次于聚乙烯樹脂的第二大通用樹脂，占世界合成樹脂總消費量的29%。硬質(zhì)聚氯乙烯排水管簡稱PVC-U排水管，是一種新型的建筑材料，越來越受到人們的重視和關注。它質(zhì)輕、光潔、美觀、水阻小、組配靈活、安裝省時省力，很受設計、施工單位及用戶喜愛。所以使用PVC-U排水管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄鐵排水管，正以不可逆轉(zhuǎn)之勢，在全國很快普及開來。目前自來水輸送、生活污水排放、建筑電線等所用的管大部分是用硬質(zhì)聚氯乙烯管。1.1聚氯乙烯管材的發(fā)展史及其特點30年代中期在德國首先研制成功PVC

-

U管。50

年代發(fā)展較快，到60

年代已在歐洲、美國、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家的給供水管道中經(jīng)常使用。根據(jù)國際水協(xié)代表大會報告，近十幾年來PVC

-

U管使用率持續(xù)增長。我國自60年代中期開始使用U-PVC

管，但限于當時生產(chǎn)水平低、原材料質(zhì)量不高、PVC

-

U管的毒性、壽命等問題爭議很大，質(zhì)量不穩(wěn)定，工程質(zhì)量事故不少，未能使PVC

-

U

管的開發(fā)應用深入堅持下去。進入80年代后，國家極力倡導環(huán)保產(chǎn)品的研究開發(fā)，并在“七五”期間將“室外給水用PVC

-

U管道應用技術(shù)開發(fā)研究”列為國家科技重點攻關課題?，F(xiàn)在PVC

-

U

管的生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量已幾乎達到了國際當代水平，并逐漸被供水界認識和采用。塑料管材管件是化學建材的主要品種，而PVC-

U管材管件則是塑料管的主要產(chǎn)品。給水用PVC-

U管材管件的開發(fā)開始于國家“七五”期間。在國家政策指導下，經(jīng)過多年的應用和發(fā)展，已經(jīng)具備了應用技術(shù)法規(guī)完整、施工技術(shù)研究深入、產(chǎn)品加工工藝成熟的優(yōu)勢。上海、廣州、武漢、天津等省市在供水管道工程中已全面停止使用普通鍍鋅管，應用塑料管。PVC-

U管具有重量輕，耐壓強度好，輸送流體阻力小，耐腐蝕不結(jié)垢、抑制細菌增長等好處用于城市給水，能改善管網(wǎng)水質(zhì)，有效地保證管網(wǎng)水水質(zhì)不產(chǎn)生二次污染，特別是PVC-

U管耐酸堿的特點，能使管道處于土壤環(huán)境中而很難受腐蝕，而且其價格不高，技術(shù)比較成熟。PVC

-

U

硬聚氯乙烯管是世界上不少發(fā)達國家正在大力開發(fā)和應用的一種新型化學材料。它在輸送流體方面，擁有重量輕、耐壓、強度高、輸送液體的摩擦阻力小、耐化學腐蝕性能強、施工安裝及維修方便、節(jié)省鋼材及能源、使用壽命長、減輕工人施工勞動強度、建設投資較低等特點。因此在一些方面用PVC

-

U

硬聚氯乙烯管代替鋼管，可以緩解我國生產(chǎn)建設中的鋼材短缺、能源缺少的局面，其經(jīng)濟效益是明顯的。供水管網(wǎng)的基建投資巨大，占給水工程費用的2/

3左右，這主要是管材消耗大及施工任務繁重等原因造成的。如選用PVC

-

U

管材，在保證管網(wǎng)運行工作壓力，流量等要求的同時，對降低管網(wǎng)工程施工造價，具有重大意義。根據(jù)我們的實踐和對PVC

-

U

管的了解，認為在現(xiàn)代給水工程中，尤其是室外給水管道工程，PVC

-

U管的推廣應用具有以下優(yōu)勢。①PVC利于環(huán)保PVC是通用熱塑性產(chǎn)品，能夠回收反復利用。近年來，PVC工業(yè)遭到環(huán)保工業(yè)方面的多次挑戰(zhàn)，例如，最近爭論不休的二惡英問題。但是，已經(jīng)被許多研究機構(gòu)結(jié)果顯示主要污染并非來自PVC工業(yè)。如歐洲乙烯制品委員會的實驗研究表明，廢棄PVC制品不容易分解，對土壤、環(huán)境不會造成危害。蘇格蘭愛丁堡地球生態(tài)協(xié)會證明，大氣層中93%的氯化氫是又煤炭燃燒產(chǎn)生而非PVC，其實，形成酸雨的主要禍首是二氧化硫和二氧化氮。這兩種有害物質(zhì)一般都是由傳統(tǒng)的燃料燃燒（如汽車尾氣、燃燒尾氣等）產(chǎn)生的。美國紐約政府能源和發(fā)展局進行焚燒實驗后知道，城市固體垃圾中PVC廢棄物質(zhì)含量與二惡英的形成沒有必然聯(lián)系。一些環(huán)境學家不再用舊的眼光去看待PVC，即產(chǎn)生和加工PVC的能耗比其替代品要少40%左右，有利于降低"溫室效應"。②安全衛(wèi)生P

VC作為給水管道使用時，其衛(wèi)生性能變成現(xiàn)在爭論的焦點，即通常所說的"有毒無毒"的問題。科學地說，塑料材料不存在有毒和無毒分類的問題，而是有普通塑料和衛(wèi)生級塑料的區(qū)別，PVC樹脂也是這樣。通常不與食品藥物接觸的PVC制品是普通級PVC制品，如門窗、扣板、供水管等；而與食品醫(yī)藥接觸的PVC制品則是食品衛(wèi)生級，如PVC輸液輸血袋、食品包裝、給水管材等。食品衛(wèi)生級別的PVC制品，對鉛、鎘等重金屬含量河PVC樹脂殘留氯乙烯單體（VCM）含量作了嚴格規(guī)定。并且各國衛(wèi)生組對衛(wèi)生性能要求不一樣，至盡在美國、歐洲、非洲等國家仍允許使用鉛鹽穩(wěn)定劑。他們認為加工設備先進、需添加的穩(wěn)定劑量則小，最終能從管材表面遷移出的鉛等重金屬量非常細微，經(jīng)過最終沖洗后基本不能發(fā)現(xiàn)，因而是安全衛(wèi)生的。在歐洲，PVC工業(yè)（包括樹脂業(yè)、制品行業(yè)、助劑行業(yè)）自愿作出以下承諾：已確定市場管材、管件廢料回收在2003年達25%，2005年達50%，并致力于不影響環(huán)境。我國涉水產(chǎn)品衛(wèi)生標準是GB/T17219《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性價標準》，該標準對鉛、鎘、汞等重金屬的穩(wěn)定劑生產(chǎn)給水產(chǎn)品；樹脂VCM含量要低于1mg/kg等。事實上，只要使用衛(wèi)生級別的PVC樹脂和不含鉛、鎘等有害重金屬穩(wěn)定劑，如：有機錫、稀土、鈣鋅穩(wěn)定劑，衛(wèi)生性能完全達到GB/T17219的要求，作為給水管材及其它食品衛(wèi)生級別產(chǎn)品使用是相當安全的。③性能受環(huán)境影響小當PVC管道被用于輸水時，它的防滲透性以及對

自來水中游離氯的適應性都是非常重要的，PVC在兩方面都表現(xiàn)出很好的優(yōu)越性。它的防滲透性使自來水的水質(zhì)難以受環(huán)境的影響；其抗氧化化能力比烯烴強，在生產(chǎn)過程中不需要加大量氧化劑等，因而使用時不用擔心抗氧劑被自來水中氧和游離氯的破壞而變脆的危險。當用做埋地供污管道時，防滲透性不錯，可良好的避免污染，和污水對環(huán)境造成影響。④摩擦阻力小，水力條件優(yōu)越，管網(wǎng)運行費用低鍍鋅管與鑄鐵管管內(nèi)壁粗糙，水阻力大，形成結(jié)垢層后既影響了水質(zhì)又降低了管道有效通徑。有關實驗人員抽取了數(shù)段使用超過10

年的DN150－DN300

鍍鋅鋼管和鑄鐵管測量，發(fā)現(xiàn)管壁的附著物最厚的有25mm之多，最薄的也有10mm。有這些附著物存在造成管道有效通徑變小，影響供水量，加大供水成本。U-PVC

管材內(nèi)壁光滑，流體摩擦阻力小，克服了鑄鐵管因生銹、結(jié)垢而影響流量的壞處，可提高輸送能力43.

7

%

，使用溫度范圍在-

15～60

℃之間。根據(jù)環(huán)水膜重力理論推測計算，供水水膜流過流面積不超過立管斷面積的1/

3～1/

4

時，塑料立管的給水最大通水能力比鑄鐵管增加60

%

，同時不致造成水封的損壞，

因此，對于同樣量的供水量而言，其給水管管徑可以比鑄鐵管管徑小，或同樣管徑在規(guī)范許可范圍內(nèi)可盡可能采用較小坡度，由此可以增加空間凈高，對使用者而言更為有利，增強了建筑的使用功能。在同樣水力條件下，供水能耗降低44％，管網(wǎng)的總水壓損耗相對要少，對加壓設施的要求相對不高，加壓所需費用也隨之減少。⑤使用壽命長按照國家有關規(guī)定用于冷水輸送的鍍鋅鋼管使用壽命為7–10年，熱水輸送的鍍鋅鋼管使用壽命為2–3

年，實際使用一般不高于20年，鍍鋅管還存在保溫性差、銹蝕后易爆裂等壞處，從建筑物的使用壽命來看，也是有弊端的。而PVC

-

U

管經(jīng)過測試和國

外有關資料介紹實際使用壽命不低于50年。⑥質(zhì)輕、施工方便、安裝技術(shù)要求不高、工程造價低PVC

-

U

管材的密度是1.

4～1.

6g/

cm3

，是同樣尺寸鋼管的1/

3～1/

5

，因而運輸、安裝方便，施工效率較高。供水鑄鐵管因為比重較大，而且安裝時需打麻、調(diào)制接口材料、捻口、養(yǎng)護，施工時不僅工作繁重，而且安裝時間很長，使施工效益明顯減低。而UPVC管材比重為約1.

4t/

m3

，僅為鑄鐵管管材的1/

5

，同樣長度的塑料管要比鑄鐵管輕得多，安裝時只需人工搬運，而且UPVC

供水管采用的是承插式溶粘接口，同時其標準長度(6m

，4m)

比鑄鐵管長，減少了接口數(shù)量，減少了安裝工序。例如:一根標準6m長的DN110

的塑料管只要一人即可安裝完成，然而鑄鐵管則要2～3

人，這樣工程安裝時間可減少60

%以上，安裝費用也可降低50

%以上，對于施工單位，可節(jié)省開支，降低成本，縮短工程周期，也提高了建筑物的經(jīng)濟性。⑦維修容易，管道更換時間短由于PVC

-

U

管質(zhì)輕搬運方便，剪裁容易，在其發(fā)生破裂事故時維修施工難度很低，再加上有專用的對接頭，接通即可通水。PVC

-

U

管在發(fā)達國家已使用了半個多世紀，取得了很好的節(jié)能、環(huán)保效果，對此我們不妨奉行“拿來主義”，改善城鎮(zhèn)的供水狀況。⑧經(jīng)濟、美觀按目前的市場情況，UPVC

供水管價格僅是鑄鐵供水管的約80

%，即單位造價每千平方米建筑面積節(jié)省建筑費用同鑄鐵供水管比較造價減少大約700

元。此外，因為U-PVC

管材較輕，其運輸費用也得到顯著降低。U-PVC

供水管通常外壁為白色，且不用做刷紅丹、銀粉等的防腐處理，沒有如鑄鐵管外壁銹蝕脫落等問題，暗裝入管井中時不需要經(jīng)常維護護理，明裝則比鑄鐵管優(yōu)點更為明顯:容易清洗，視覺效果較佳，大大地改善了人們的生活、工作環(huán)境也方便了建筑物的物業(yè)管理。1.2

PVC管材行業(yè)的現(xiàn)狀和應用前景[1]近十幾年來中國的塑料管業(yè)以十分驚人的速度蓬勃發(fā)展。中國塑料管產(chǎn)量從90年的不到20萬噸增長到2000年約80萬噸，在上世紀的最后十年內(nèi)增長達300%。進入新世紀后繼續(xù)高速增長，雖然基數(shù)在增加，年增長率依然很高。2007年我國塑料管的總產(chǎn)量已經(jīng)高于300萬噸。2000年起，中國在全世界各國塑料管產(chǎn)量的排位中已是第2位。表1.1七個國家近年塑料管產(chǎn)量比較[2]國家美國意大利德國英國西班牙日本中國年產(chǎn)量44444.84230.830.861.8332表1.2

2000-2007

中國塑料管道行業(yè)產(chǎn)量及增長情況

單位：萬噸年份2000 2001200220032004200520062007總產(chǎn)量78.6121.4136.9163.8190.7236.7288.1331.8年增長%-54.412.819.616.424.121.715.2表1.3

2007年中國各種塑料管在各個市場領域的分布

單位：萬噸分類室外給水WOB建筑給水WIB建筑排水DIB埋地排水DOB燃氣用管GAS護套管CDT農(nóng)業(yè)用管AGC工業(yè)用管IDT總計總量8340465310532225332比例25%12.5%13.5%16%3%16%6.5%7.5%100%PE30121.520.51025105114PVC4254426.5-25115158.5PP3220.51-31333.5GRP8--5821其他-145這三張表說明出我國塑料管產(chǎn)量逐年增長，應用領域日益廣泛，從而

反映了我國對塑料管的需求日益激增，尤其是對PVC管材的需求顯得更加突出。在政府的鼓勵和支持下，通過市場競爭的推動，得益于經(jīng)濟大發(fā)展的環(huán)境，我國塑料管的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展取得巨大進步。近年已經(jīng)出現(xiàn)一批規(guī)模化、配套化、跨地區(qū)生產(chǎn)和經(jīng)營的企業(yè)集團，年銷售額達到數(shù)億到數(shù)十億。估計現(xiàn)在我國領先的近20家企業(yè)的年銷售額合計超過100億，幾乎占到全國塑料管總銷售額的三份之一。我國塑料管產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的進步是保證我國塑料管今后能夠持續(xù)發(fā)展的重要基礎。國際上發(fā)達國家的塑料管業(yè)都是由少數(shù)領先企業(yè)占市場主體的，例如：根據(jù)AMI資料，歐洲熱塑性塑料管業(yè)2005年有550個生產(chǎn)廠，其中三份之一屬于領先的50個企業(yè)集團，最領先的三家企業(yè)集團的年產(chǎn)量是：Wavin

40萬噸，

Alphacan

超過20萬噸，Pipelife超過20萬噸。1.3PVC-U管道的設計原則確定設計條件在進行具體設計前，對于所設計的PVC-U管道系統(tǒng)必須按照輸送介質(zhì)的性質(zhì)、運行壓力、環(huán)境狀況和安全要求等方面進行設計計算，進行設計計算的條件主要有以下幾點。①系統(tǒng)設計使用壽命 PVC-U管道系統(tǒng)，對于不同用途的系統(tǒng)應有不同的使用壽命，而不能完全根據(jù)塑料管道現(xiàn)有分類規(guī)定，把設計使用壽命一律定為50年。現(xiàn)在國際上大多是利用各種塑料管的時間一強度試驗曲線，根據(jù)管道使用條件莊作溫度)查得相應的使用壽命。PVC-U管在化工應用中的實踐表明，對于各種用途的管道系統(tǒng)(包括工藝管路)，其使用效果都相當好，系統(tǒng)的使用壽命可與設備或機器的運行年限相當。②介質(zhì)性質(zhì)介質(zhì)的性質(zhì)包括所輸送介質(zhì)的密度、粘度，與塑料管是不是相容，是不是有固體顆?；驓庀啻嬖诘取１仨殞λ斔偷慕橘|(zhì)性質(zhì)加以研究分析，選擇使用合適的管材及最佳的運行參數(shù)，才能保證所設計的PVC-U管道系統(tǒng)達到最佳使用壓力和輸送能力而又運行成本最低。③管內(nèi)運行壓力設計時首先著眼于系統(tǒng)的正常運行壓力，這是工況設計的依據(jù)，然后必須考慮系統(tǒng)內(nèi)可能出現(xiàn)的最高運行壓力和最高壓力持續(xù)的時間。對于裝有閥門等管件的PVC-U管道，還應考慮關閉或開啟閥門的過程中，會使原來管道中的靜壓瞬間升高。如果頻繁地關閉或開啟閥門，則應考慮由此引起的管道疲勞和老化，從而使管道強度性能降低。另外，系統(tǒng)的運行壓力還應考慮經(jīng)濟指標，系統(tǒng)的設計壓力過高，運行時其經(jīng)濟性就顯得過低；反之，系統(tǒng)的設計壓力過低，雖然運行經(jīng)濟性較好，但系統(tǒng)的安全可靠性得不到保障，就不能滿足技術(shù)上的要求。所以，必須綜合技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面，才能取得良好的設計效果。國內(nèi)的PVC-U管道，一般是按GB

1

0002.1–96標準生產(chǎn)的，使用壓力分為0.6

MPa和1

.0

MPa，某些企業(yè)也有1.5~1.9

MPa規(guī)格的高壓管道。根據(jù)計算結(jié)果選擇不同規(guī)格的管道時，必須保證系統(tǒng)運行壓力低于管道的使用壓力。1.4

國內(nèi)外主要工藝路線的比較和選擇擠出成型工藝是聚合物加工領域中生產(chǎn)品種最多，變化最多、生產(chǎn)率較高、適應性強、用途廣泛、產(chǎn)量所占比重最大的成型加工方法。擠出成型是使高聚物的熔體(或粘性流體)在擠出機的螺桿的擠壓作用下通過一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得的制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)型材。當前大多數(shù)生產(chǎn)PVC管材的企業(yè)都是采用螺桿擠出機進行干法塑化工藝連續(xù)操作。螺桿擠出機又可分為單螺桿擠出機和多螺桿擠出機。PVC管材的擠出機可以用單螺桿擠出機，也可以用雙螺桿擠出機。兩種擠出機各有各的特點。單螺桿擠出機特點：a.結(jié)構(gòu)簡單，價格低。b.適合聚合物的塑化擠出，適合顆粒料的擠出加工。對聚合物的剪切降解小，但物料在擠出機中停留時間長。c．操縱容易，工藝控制簡單。雙螺桿擠出機：a.結(jié)構(gòu)復雜，價格高。b.具有很好的混煉塑化能力，物料在擠出機中停留時間短，適合粉料加工。c．產(chǎn)量大，擠出速度快，單位產(chǎn)量耗能低。但是使用單螺桿擠出機生產(chǎn)PVC管材的企業(yè)，干混料不能直接使用，還必須經(jīng)過混煉塑化加工成粒料的工序才能進行生產(chǎn)。而雙螺桿擠出機適合粉料加工，它可以直接使用混合好的PVC料，減少了造粒的工序，但多了廢料的磨粉工序。另外，由于雙螺桿擠出機的產(chǎn)量大，擠出速度快，一般可達到2～4米/分鐘，適合PVC塑料型材的大規(guī)模生產(chǎn)。而單螺桿擠出機一般只用作小型輔助型材生產(chǎn)，擠出速度僅為1～2米/分鐘，而且目前國產(chǎn)雙螺桿擠出機的質(zhì)量已基本達到進口雙螺桿擠出機的水平，價格僅為進口機的1/3～1/5。所以近年來，隨著硬PVC制品產(chǎn)量的增加，直接使用干混料加工PVC制品的雙螺桿擠出機應用越來越廣，雙螺桿擠出機的型號日漸增多，對雙螺桿擠出理論的研究也日漸深入[3]。綜上所述，本項目采用錐型異向雙螺桿擠出機生產(chǎn)PVC管材。1.5PVC給水管的規(guī)格尺寸因本設計是用PVC管材做給水管使用，故PVC給水管的規(guī)格尺寸如下表所示：表1.4PVC給水管的規(guī)格尺寸管內(nèi)徑標稱規(guī)格國內(nèi)DIN規(guī)格mminch管厚度管外徑103/8〃2.5±0.216±0.2151/2〃3.0±0.320±0.3203/4〃3.0±0.325±0.3251〃3.5±0.332±0.3321+1/4〃3.5±0.340±0.3401+1/2〃4.0±0.450±0.3502〃4.5±0.463±0.3652+1/2〃4.5±0.475±0.3803〃5.9±0.490±0.31004〃7.1±0.5110±0.41255〃7.5±0.5140±0.41506〃9.6±0.7160±0.52008〃11.0±0.7225±0.725010〃13.6±0.9250±0.830012〃16.2±1.1315第二章

PVC管材生產(chǎn)原料及工藝流程及原理2.1

PVC管材主要原料PVC樹脂選擇生產(chǎn)PVC管材的原料主要是懸浮法聚合的聚氯乙烯樹脂[4]根據(jù)國家標準GB／T5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯樹脂檢驗標準》規(guī)定，懸浮法PVC分為PVC-SGl到PVC-SG8八種樹脂，其中數(shù)字越小，聚合度越大，分子量也越大，強度越高，但熔融流動越困難，加工也越困難。表2.1我國懸浮法聚氯乙烯樹脂的型號及相關參數(shù)型號聚合溫度/℃粘度/(mL/g)K值聚合度參考用途SG-148.2154~14477~751800~1650高級電絕緣材料SG-250.5143~13674~731650~1500電絕緣材料，一般軟制品SG-353.0135~12772~711500~1350電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋SG-456.5126~11970~691250~1150薄膜，人造革，高強度硬管SG-558.0118~10768~661100~1000透明制品，硬管，型材SG-661.8106~9664~63950~850唱片，透明片，硬板，焊條SG-765.595~8762~60850~750吹塑瓶，透明片，管件SG-868.586~7359~55750~650過氯乙烯樹脂具體選擇時，做軟制品時，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型，需要加人大量增塑劑。例如聚氯乙烯膜使用SG-2樹脂，加入50～80份的增塑劑。而加工硬制品時，一般不加或很少量加入增塑劑，所以用PVC-SG4、VC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管使用SG4樹脂

塑料門窗型材使用SG5樹脂，硬質(zhì)透明片使用SG6樹脂、硬質(zhì)發(fā)泡型材使用SG7、SG8樹脂。

生產(chǎn)PVC管材所用的樹脂必須符合擠出加工的要求[5]，本設計中選用SG5型號的PVC樹脂可行。這種樹脂一般要求K值為68左右，揮發(fā)物不大于0.4%，同時對樹脂的白度及雜質(zhì)含量如黃、黑點及魚眼等也有一定的要求。PVC樹脂的堆密度對擠出工藝有一定的影響，生產(chǎn)時應視具體情況對工藝作相對的調(diào)整。2.2

PVC-U管材生產(chǎn)配方[6]表2.2

有機錫體系PVC-U管材配方組分配方1配方2組分配方1配方2PVCS-65100100鈦白粉1.51.0有機錫穩(wěn)定劑0.2~0.40.2~0.4石蠟-1.2硬脂酸鈣0.5~0.80.8ACR（加工改良劑）-0.4~0.8聚乙烯蠟0.3~0.6-ACR（抗沖擊改性劑）-1.5~2.0微晶蠟0.6~1.0-C0.005-碳酸鈣10~1210~30--表2.3

鉛鹽體系PVC-U管材配方組分配方1配方2配方3配方4配方5PVCSG5100K=62~65100SG5100SG5100K=661003PbO.PbSO45.01.05.541.8~2.5硬脂酸鉛0.5-硬脂酸鈣0.50.410.8-硬脂酸鋇2-11.2-碳酸鈣-5.0-105.0硫酸鋇10-10--TiO2

-1.0~1.5--1.0~1.2石蠟--10.8-聚乙烯蠟-0.2氧化聚乙烯蠟-0.15硬脂酸-0.6炭黑-0.05--0.05顏料適量-適量適量-經(jīng)過比較，在本設計中采用如下配方表2.4

本設計配方組分配方PVC樹脂100CPE樹脂43PbO.PbSO44硬脂酸鉛2硬脂酸鋇1.2石蠟0.4PE蠟0.2輕質(zhì)碳酸鈣

402.3

生產(chǎn)工藝流程概述硬質(zhì)PVC管材規(guī)格和形式相當多，其生產(chǎn)工藝流程基本上如下圖所示：原料及助劑原料及助劑高速混合低速攪拌擠出冷卻定型牽引印商切割捆扎包裝成品圖2.1PVC管材工藝流程圖PVC管材生產(chǎn)工藝流程可分為三個過程：（1）成型料準備過程，包括配方、混合（高速和低速）、過篩或者造粒。

（2）擠出成型過程，將配好的物料在上料器的作用下，由料倉送至擠出機的加料斗

中，然后物料由加料斗進入擠出機進行加熱、塑化。塑化完全后，塑化料被定量擠出。

（3）定型包裝過程，經(jīng)過冷卻定徑箱泠卻定型，再經(jīng)過牽引機、切割機，上光烘干

固化后，檢驗合格即為成品。2.4生產(chǎn)原理擠出機的基本工作原理是將聚合物熔化壓實，以恒壓、恒溫、恒速推向模具，通過模具形成產(chǎn)品熔融狀態(tài)的型坯。但單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機結(jié)構(gòu)不同，工作原理不同，其控制的工藝條件也不相同。由于本設計采用雙螺桿擠出機，故只介紹雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出機的工作原理

：雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)盡管與單螺桿擠出機很相似，但工作原理差異卻很大。在雙螺桿擠出機中，物料由加料裝置（一般為定量加料）加入，經(jīng)螺桿作用到達機頭口模。在這一過程中，物料的運動情況因螺桿的嚙合方式、旋轉(zhuǎn)方向不同而不同。1、非嚙合型雙螺桿擠出系統(tǒng)

因為兩螺桿不嚙合，它們之間的徑向間隙很大，有大的漏流。主要流動方式：因為兩螺桿的螺棱的相對位置是錯開的，即一根螺桿的推力面的物料壓力大于另一螺桿拖帶面的物料壓力，從而產(chǎn)生了流動。物料從壓力較高的螺桿推力面向另一螺桿拖帶面的流動，同時隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，在兩螺桿的間隙處物料不斷受到攪動并被不斷帶走、更新（不論兩螺桿的轉(zhuǎn)向如何），特別是在異向旋轉(zhuǎn)過程中，物料在Ａ處受到阻礙，產(chǎn)生了流動。多種物料的流動形式（包括由于在兩根螺桿的相互作用下產(chǎn)生的各種流動）都增加了對物料的混煉和剪切。但這種雙螺桿沒有自清潔作用，一般僅用于混料，不適合PVC型材的生產(chǎn)。2、嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)

由于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合位置的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿要把物料從間隙中推出，結(jié)果使物料從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一個螺桿，呈∞形前進，這種速度的改變以及嚙合區(qū)較大的相對速度，非常有利于物料混合和均化，由于嚙合區(qū)間隙很小，嚙合處螺紋和螺槽的速度相反，剪切速度高，有很好自潔作用，即能刮去粘附在螺桿上的任何積料，從而使物料的停留時間很短。這種擠出機主要用于混煉物料和造粒。但由于物料在嚙合區(qū)間所受剪切力很大，所以也不適應ＰＶＣ型材的生產(chǎn)。3、嚙合型異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出系統(tǒng)

在嚙合型異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對稱的，由于回轉(zhuǎn)方向不同，一根螺桿上物料螺旋前進的道路被另一根螺桿的螺棱堵※，不能形成“∞”字型運動。在固體輸送部分，物料是以近似的密閉“Ｃ”形小室的形態(tài)向前輸送。但為了使物料混合設計中將一根螺桿的外徑與另一根螺桿的根徑之間留有一定的間隙量，以便使物料能夠通過。物料通過兩螺桿之間的徑向間隙時，受到強烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此，物料的塑化比較好，多用于加工制品。由于兩螺桿的徑向間隙比較小，因此，有一定的自潔性能，但自潔性比同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿要差。雙螺桿擠出機的主要參數(shù)：（1）螺桿公稱直徑。螺桿公稱直徑是指螺桿外徑，單位為mm。對于變直徑（或錐形）螺桿而言，螺桿直徑是一個變值，一般用最小直徑和最大直徑表示如：65~130。雙螺桿的直徑越大，表征機器的加工能力越大。（2）螺桿的長徑比。螺桿的長徑比是指螺桿的有效長度與外徑之比。一般整體式雙螺桿擠出機的長徑比是在7~18之間。對于組合式雙螺桿擠出機，長徑比是可變的。從發(fā)展看，長徑比有逐步加大的趨勢。（3）螺桿的轉(zhuǎn)向。螺桿的轉(zhuǎn)向有同向和異向之分。一般同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機多用于混料，異向旋轉(zhuǎn)的擠出機多用于擠出制品。

（4）螺桿的轉(zhuǎn)速范圍。螺桿的轉(zhuǎn)速范圍是指螺桿的最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速

（允許值）間的范圍。同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機可以高速旋轉(zhuǎn)，異向旋轉(zhuǎn)的擠出機一般轉(zhuǎn)速僅在0~40r/min。（5）驅(qū)動功率。驅(qū)動功率是指驅(qū)動螺桿的電動機功率，單位為kw。（6）產(chǎn)量。產(chǎn)量指每小時物料的擠出量，單位為kg/h。擠出的管狀物首先應通過定型裝置，使之冷卻變硬而定型。為了得到符合尺寸要求和良好表面光潔度的管材，有效的冷卻是非常重要的。定徑方法分外定徑和內(nèi)定徑兩種。外徑定徑法是在管狀物外壁和定徑套內(nèi)壁緊密接觸的情況下進行冷卻而實現(xiàn)的。保證這種緊密接觸的措施是從設在多腳架的一個餓支架和芯棒內(nèi)的連通孔向管狀物內(nèi)通入壓縮空氣，并在擠出的管端或管內(nèi)封閉，使管內(nèi)維持比大氣壓力較大而恒定的壓力。此外，也有在管套上沿圓而上鉆一排小孔用真空抽吸使管狀物緊貼套管的。內(nèi)徑定徑法是將定徑套的冷卻水管從芯棒處伸進，所以必須使用偏移式機頭。用內(nèi)徑定徑法所制得的管材內(nèi)壁較為光滑，不管定徑套是外徑套還是內(nèi)徑套，其尺寸目前大多還憑經(jīng)驗確定。對外徑定型來說，定徑套的長度一般取其內(nèi)徑的三倍。定徑套的內(nèi)徑應略大于管材的名義尺寸，一般不大于2mm。相比較而言，外徑定型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。所以本設計采用外徑定型法。2.5

產(chǎn)品質(zhì)量指標我國采用ISO國際標準的對應技術(shù)文件，結(jié)合國內(nèi)PVC-U管材的發(fā)展情況和質(zhì)量水平，制定了符合我國國情并向國際標準靠攏的國家標準和行業(yè)標準。另外，環(huán)保安全的PVC-U管材的主要原料為PVC粉，輔料包括填充劑、熱穩(wěn)定劑、抗沖擊劑、潤滑劑、改良劑、發(fā)泡劑、著色劑等等。PVC-U給水管中PVC粉含量在95%以上；

PVC排水管中PVC粉含量不低于90%，其余部分為上述輔料成份的總和。在PVC-U管材中，填充劑(碳酸鈣)的主要作用為降低管材成本（碳酸鈣的噸價與PVC粉噸價比例為1：16）。碳酸鈣與PVC粉的比例關系直接決定了管材質(zhì)量的好壞。如果碳酸鈣含量過高，雖然也能生產(chǎn)出管材，但質(zhì)量無法得到保證，更不能滿足PVC-U管材50年之使用壽命。采用非鉛鹽穩(wěn)定劑取代傳統(tǒng)鉛鹽熱穩(wěn)定劑來生產(chǎn)PVC－U管材的廠家。鉛鹽熱穩(wěn)定劑中含有鉛元素，在管材的使用過程中會滲入水中。鉛進入人體中較難排出，積累過多會引發(fā)鉛中毒。國家建設部也明文規(guī)定飲用水PVC-U管材禁用鉛鹽熱穩(wěn)定劑。第三章

硬PVC管生產(chǎn)車間工藝計算計原始數(shù)據(jù)：（一）聚合生產(chǎn)能力200000噸/年硬PVC管材（二）年生產(chǎn)時間7200小時（三）PVC管材合格率99%（四）產(chǎn)品規(guī)格φ160~200mm（五）物料損耗系數(shù)表3.1物料損耗工序配料高速混合擠出成型成型后處理損耗率0.2%0.4%0.3%0.3%3.1生產(chǎn)能力計算每小時設計產(chǎn)量===28058.4kg每天設計產(chǎn)量=每小時設計產(chǎn)量×日生產(chǎn)時數(shù)=28058.4×24=673400kg年設計產(chǎn)量=每小時設計產(chǎn)量×年生產(chǎn)時數(shù)=28058.4×7200=202120kg3.2物料衡算按每天物料在各工序中進出料量進行計算進入工序物料量=日進入后處理的物料量===675426kg日進入擠出成型的物料量===677458kg日進入高速混合機的物料量===680179kg日進入配料的物料量===681542kg表3.2日生產(chǎn)物料衡算工序輸入輸出物料物料損耗小計配料6815426801791363681542混合6801796774582721680179成型6774586754262032677458后處理6754266734002026675426日輸入輸出物料681542673400總耗8142物料衡算流程圖：輸入物料=輸出物料+總加工損耗物料13631363681542680179配料6774586754266734002721混合2032成型2026后處理圖3.1物料衡算流程圖3.3原料消耗計算表3.3

本設計配方組分配方PVC樹脂100CPE樹脂43PbO.PbSO44硬脂酸鉛2硬脂酸鋇1.2石蠟0.4PE蠟0.2輕質(zhì)碳酸鈣

40由上表得：配方總分數(shù)=100+4+4+2+1.2+0.4+0.2+40=151.8分總單耗===1.012各種原料單耗總量：PVC樹脂單耗=×總單耗=×1.012=0.667t/t成品年消耗量=PVC樹脂單耗×年設計產(chǎn)量=0.667×202120=134680t/t成品CPE樹脂單耗=×總單耗=×1.012=0.027年消耗量=CPE樹脂單耗×年設計產(chǎn)量=0.027×202120=5454.543PbO.PbSO4=×總單耗=×1.012=0.027年消耗量=3PbO.PbSO4單耗×年設計產(chǎn)量=0.027×202120=5454.54硬脂酸鉛單耗=×總單耗=×1.012=0.013年消耗量=硬脂酸鉛單耗×年設計產(chǎn)量=0.013×202120=2626.26硬脂酸鋇=×總單耗=×1.012=0.008年消耗量=硬脂酸鋇單耗×年設計產(chǎn)量=0.008×202120=1616.16石蠟單耗=×總單耗=×1.012=0.003年消耗量=石蠟單耗×年設計產(chǎn)量=0.003×202120=606.06PE蠟單耗=×總單耗=×1.012=0.001年消耗量=PE蠟單耗×年設計產(chǎn)量=0.001×202120=202.02輕質(zhì)碳酸鈣=×總單耗=×1.012=0.267年消耗量=輕質(zhì)碳酸鈣單耗×年設計產(chǎn)量=0.267×202120=53939.34表3.4主要原料消耗序號原料名稱規(guī)格單耗量年消耗用途1PVC樹脂SG50.667134680主要原料2CPE樹脂H1350.0275454.54填充劑33PbO.PbSO4AR/工業(yè)0.0275454.54熱穩(wěn)定劑4硬脂酸鉛≥99%0.0132626.26穩(wěn)定劑5硬脂酸鋇≥99%0.0081616.16穩(wěn)定劑6石蠟58#半精煉0.003606.06潤滑劑7PE蠟20kg/包0.001202.02-8輕質(zhì)碳酸鈣800目0.26753939.34填充劑第四章設備選型和臺數(shù)計算及能量衡算4.1高速混合機的計算查表得配料表觀密度為1.5kg/L每小時設計產(chǎn)量===28340.8kg設每批的混合操作時間為0.7小時每批混合物料量===13225.7L查張家港宏基機械生產(chǎn)高速混合機資料選取SHR—800A高速混合機，有效容積為600L表4.1SHR—800A高速混合機參數(shù)參數(shù)/型號總?cè)莘e有效容積電機功率主軸功率SHR-800A80060060/90370/740混合機的臺數(shù)===22.04臺故取23臺4.2螺桿擠出機計算由于工藝和經(jīng)濟上的原因，每種規(guī)格的擠出成型機生產(chǎn)的管材尺寸有一定的范圍。擠出成型機規(guī)格與所生產(chǎn)的管材尺寸關系見下表。表4.2擠出成型機規(guī)格與所生產(chǎn)管材的尺寸關系擠出機螺桿直徑/mm擠出管材外徑范圍/mm45206020~509040~7512090~160150160~250根據(jù)此表選用φ120型管材擠出機。擠出機臺數(shù)計算：每小時設計產(chǎn)量===28227.4kg查閱閔氏集團塑料機械資料選取SJSZ—92×22型號錐形雙螺桿擠出機表4.3

SJSZ—92×22型號錐形雙螺桿擠出機參數(shù)擠出機型號螺桿直徑（mm）螺桿轉(zhuǎn)速（rpm）主電機功率（kW）加熱功率（kW）中心高（mm）凈重（kg）最大擠出量（kg）外形尺寸（m）SJSZ-92×2212034.775~110kw85kw105080008006×1.6×2.5擠出機臺數(shù)==35.28臺故取36臺設備年生產(chǎn)能力===5760t/a4.3

擠出管輔機計算本設計中，管材直徑為160mm

，壁厚10mm每米管重量=（D2－d2）×π×ρ=（0.082－0.072）×3.14×1500=7.065kg/m輔機管材速度===1.85m/min查閱張家港華明機械資料選取SZ型多履帶管材牽引機，管材范圍φ50~φ250mm，生產(chǎn)速度0.5~5m/min，外形尺寸2.5×1.3×2.0m4.4其他設備磨粉機：年廢品量=年設計產(chǎn)量×（1－合格率）=200000×（1－99%）=2000t每小時廢品量===277.78kg日廢品量=每小時廢品量×日生產(chǎn)時數(shù)=277.78×24=6666.72kg查閱張家港市立邦機械資料選取MF-800型號磨粉機表4.4MF-800型號磨粉機參數(shù)型號磨盤直徑（mm）粉室直徑（mm）主機功率（kW）風機功率（kW）抖動篩功率（kW）產(chǎn)量（kg/h）外形尺寸（mm）重量（kg）MF-800φ800φ75075~9011.52.2550~9502300×1900×42003500因為產(chǎn)品合格率為99%，故日廢品回收的量只有6666.72kg，選取5臺磨粉機就能達到生產(chǎn)要求，磨粉機日工作時數(shù)===2.22h破碎機：為了回收PVC的下腳料和廢、次品管材，使之經(jīng)過破碎制成顆粒進行再次使用。查閱張家港市昌元橡塑機械廠資料選取SWP400型號破碎機，本機適用于聚氯乙烯塑料的廢品、次品，邊角料等廢舊塑料的回收破碎造粒。表4.5

SWP400型號粉碎機參數(shù)

型號旋轉(zhuǎn)刀軸直徑（mm）破碎量（kg/h）進料口尺寸（mm）功率（kW）重量（kg）外形尺寸（m）SWP400400200~400400×250116601.3×0.9×1.7因為產(chǎn)品合格率為99%，故日廢品回收的量只有6666.72kg，選取5臺破碎機就能達到生產(chǎn)求，破碎機日工作時數(shù)===2.67h4.5能量衡算1.電能消耗由于此次生產(chǎn)中無化學的變化，熱量衡算中的化學變化熱量變化為零，只有電能轉(zhuǎn)化為熱量給聚氯乙烯原料和電機工作的消耗。各設備的數(shù)量及其工作功率見下表。表4.6各設備臺數(shù)及工作功率設備名稱型號臺數(shù)功率/kW混合機SHR-800A23370擠出機

SJSZ-92×223675定徑水箱XB-63361.5牽引機SZ型3620切割機QG-9303628.4破碎機SWP400711切粒機SQ-200B790上表中的設備是主要的電能消耗設備，還有其他的輔助設備也要消耗電能，為了計算方便，在這些定型設備消耗電能上乘以一個余數(shù)1.1，計算如下：2103.55×69600－69600÷3×2×115.3=141057160kw/h非常用設備的用電估計為10000000kw/h，則總耗電量為：141057160+10000000=151057160kw/h本設計年產(chǎn)為200000噸，則每噸管材平均耗電量為151057160÷200000=755.29kw/h2.水量消耗水被作為冷卻劑使用，根據(jù)公式可進行計算。擠出冷卻劑用量：PVC比熱容為0.44kcal/(kg?℃)；水比熱容為1kcal/(kg?℃)；管材出口模溫度180℃，冷卻到40℃；冷卻水入口溫度20℃，出口溫度40℃；則W=0.44×200000×（180－40）/1×(40－20)=616000t冷混機冷卻水用量：設冷混機進料溫度110℃，出料溫度40℃；進水溫度20℃，出水溫度40℃；則W=0.44×204054×（110－40）/1×（40－20）=314243t考慮到其中的損耗量，設用量系數(shù)為1.2，則冷卻需要水量為：（616000+314243）×1.2=1116291.8t則每噸管材耗水量為：1116291.8÷200000=5.58t為了節(jié)約用水，水可以根據(jù)具體情況進行循環(huán)使用。3.煤的消耗冬季車間供暖時間為4個月，設每天用煤量為2.5t，則車間每年用煤量為：4×30×2.5×1.1=330t根據(jù)以上計算，列出下列能量消耗一覽表。表4.7能量消耗項目每噸消耗定額消耗量年消耗量天消耗量時消耗量電755.29kW/h15105萬度41.38萬度2.09萬度水5.58t1116291.8t3058.3t155t煤-330t2.75t0.115t第五章機頭和口模的設計5.1擠出成型模具包括兩部分:機頭和定型模1.機頭的作用機頭是擠出塑料制件成型的主要部件，它使來自擠出機的熔融塑料由螺旋運動變?yōu)橹本€運動，并進一步化，產(chǎn)生必要的成型壓力，保證塑件密實，從而獲得截面形狀一致的連續(xù)型材。2.定型模的作用通常采用冷卻?加壓或抽真空的方法，將從口模中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來，并對其進行精整，從而得到截面尺寸更為精確?表面更為光亮的塑料制件?3.機頭的分類（1）按擠出成型的塑料制件分類：

通常的擠出成型塑件有管材?棒材?板材?片材?網(wǎng)材、單絲?粒料?各種異型材?吹塑薄膜?電線電纜等?

（2）按制品出口方向分類：可分為直向機頭和橫向機頭，直向機頭內(nèi)料流方向與擠出機螺桿軸向一致，如硬管機頭；橫向機頭內(nèi)料流方向與擠出機螺桿軸向成某一角度，如電纜機頭?

（3）按機頭內(nèi)壓力大小分類

可分為低壓機頭(料流壓力小于4MPa)?中壓機頭(料流壓力為4—10MPa)和高壓機頭(料流壓力大于10MPa)。5.2擠出成型模具的結(jié)構(gòu)組成1-管道

2-定徑管

3-口模

4-芯棒

5-調(diào)節(jié)螺釘1-管道

2-定徑管

3-口模

4-芯棒

5-調(diào)節(jié)螺釘

6-分流器

7-分流器支架

8-機頭體

9-過濾板10?11-電加熱圖(加熱圖)圖5.1管材擠出成型機頭

1.口模和芯模

口模3是用來成型塑件的外表面的，芯棒4用來成型塑件的內(nèi)表面的，所以口模和芯模決定了塑件的截面形狀?

2.過濾網(wǎng)和過濾板

過濾網(wǎng)9的作用是將塑料熔體由螺旋運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，過濾雜質(zhì)，并形成一定的壓力；過濾板又稱多孔板，

同時還起支承過濾網(wǎng)的作用?3.分流器和分流器支架

分流器6(又稱魚雷頭)使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀以平穩(wěn)地進入成型區(qū)，同時進一步加熱和塑化；分流器支架7主要用來支承分流器及芯棒，同時也能對分流后的塑料熔體加強剪切混合作用，但產(chǎn)生的熔接痕影響塑件強度?小型機頭的分流器與其支架可設計成一個整體?

4.機頭體

機頭體8相當于模架，用來組裝并支承機頭的各零件?機頭體需與擠出機筒連接，連接處應密封以防塑料熔體泄漏?

5.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為了保證塑料熔體在機頭中正常流動及擠出成型質(zhì)量，機頭上一般設有可以加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如圖5.1所示的電加熱圈10、11?

6.調(diào)節(jié)螺釘

圖5-1所示調(diào)節(jié)螺釘5用來調(diào)節(jié)控制成型區(qū)內(nèi)口模與芯棒間的環(huán)隙及同軸度，

以保證擠出塑件壁厚均勻?7.定型模

離開成型區(qū)后的塑料熔體雖已具有給定的截面形狀，但因其溫度仍較高不能抵抗自重變形，為此需要用徑套2對其進行冷卻定型，

以使塑件獲得良好的表面質(zhì)量?準確的尺寸和幾何形狀?

5.3擠出機頭設計原則1.內(nèi)腔呈流線型

為了使塑料熔體能沿著機頭中的流道均勻平穩(wěn)地流動而順利擠出，機頭的內(nèi)腔應呈光滑的流線型，表面粗糙度應小于1.6－3.2m.

2.足夠的壓縮比

為使制品密實和消除因分流器支架造成的結(jié)合縫，根據(jù)制品和塑料種類不同，應設計足夠的壓縮比。

3.正確的截面形狀和尺寸

由于塑料的物理性能和壓力、溫度等因素引起的離模膨脹效應，及由于牽引作用引起的收縮效應使得機頭的成型區(qū)截面形狀和尺寸并非塑件所要求的截面形狀和尺寸，因此設計時，要對口模進行適當?shù)男螤詈统叽缪a償，合理確定流道尺寸，控制口模成型長度，獲得正確的截面形狀及尺寸。

4.合理的選擇材料

機頭內(nèi)的流道與流動的塑料熔體相接觸，磨損較大；有的塑料在高溫成型過程中還會產(chǎn)生化學氣體，腐蝕流道。因此為提高機頭的使用壽命，機頭材料應選擇耐磨、耐腐蝕、硬度高的鋼材或合金鋼。5.4擠出機頭的選擇常用的管材擠出機頭結(jié)構(gòu)有直通式、直角式和旁側(cè)式三種形式。1.直通式擠管機頭：主要用于擠出薄壁管材，其結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。圖5-2所示直通式擠管機頭適用于擠出小管，分流器和分流器支架設計成一體，裝卸方便。塑料熔體經(jīng)過分流器支架時，產(chǎn)生幾條熔接痕，不易消除。直通式擠管機頭適用于擠出成型軟硬聚氯乙烯、聚乙烯、尼龍、聚碳酸酯等塑料管材。

2.直角式擠管機頭：其用于內(nèi)徑定徑的場合，冷卻水從芯棒3中穿過。成型時塑料熔體包圍芯棒并產(chǎn)生一條熔接痕。熔體的流動阻力小，成型質(zhì)量較高。但機頭結(jié)構(gòu)復雜，制造困難。3.旁側(cè)式擠管機頭：其與直角式擠管機頭相似，其結(jié)構(gòu)更復雜，制造更困難。表5.1三種機頭的特征機頭類型直通式直角式旁側(cè)式擠出口徑適用于小口徑管材大小均可大小均可機頭結(jié)構(gòu)簡單復雜更復雜擠管方向與螺桿軸線一致與螺桿軸線垂直與螺桿軸線一致分流器支架有無無芯棒加熱較困難容易容易定型長度應該長不宜過長不宜過長經(jīng)比較，本設計選用直角式機頭。第六章廠房設計和設備布局6.1概述塑料廠的車間布置包括車間各工段、各設施在車間場地范圍內(nèi)的平面布置和設備在車間的布置兩部分。車間布置設計的目的是對廠房的合理安排和設備的充分利用。車間的布局設計對今后的生產(chǎn)具有極大的影響；對擬建項目的經(jīng)濟效益，尤其是占地面積和設備費用的節(jié)省，有著重要的意義。車間布局設計的好壞，關系著整個車間的合理生產(chǎn)。不合適的布置會給整個生產(chǎn)管理帶來困難和混亂。諸如，給設備的管理和維修帶來困難；造成人流、貨流的紊亂；增加物料和產(chǎn)品運輸成本；容易發(fā)生生產(chǎn)事故等。所以在進行車間布局時，充分掌握有關生產(chǎn)、安全、衛(wèi)生等資料是必要的，在布置時做到仔細推敲，合理利用，深思熟慮，以得到一個最佳布局設計方案。車間布局設計是以生產(chǎn)工藝流程為主導，并在其它輔助設備、工藝流程圖、土建、自控、安裝、電力供應、暖風等密切配合之下完成的。因此，在進行車間布局設計時，要綜合考慮各個方面生產(chǎn)條件，最后由工程設計人員匯總完成，選取最合理的布局方案。6.2廠址選擇及原則廠址選擇主要應從以下幾個方面考慮：（1）生產(chǎn)能力：本設計為年產(chǎn)20萬噸PVC管材。交通運輸：該廠屬于聚氯乙烯管材生產(chǎn)的大型企業(yè)，需要有便利的交通運輸條件比較方便的地方建廠，且原料供應充足。（2）地形地貌：地勢較平緩、地帶平闊的地方，保證建廠的土石運用量不大。廠區(qū)的面積、形式和其他流程合乎需要，廠區(qū)要留有發(fā)展的余地。（3）氣候條件：主導風向要求較穩(wěn)定，場地應選擇在城鎮(zhèn)常年空氣下風側(cè)，盡量遠離居民區(qū)。（4）能源：保證電網(wǎng)布置合理，電力供應充足，設備用油供應方便充足。PVC管塑料及工廠不需要大量的水，所以選擇的廠址較多，本設計的廠址選擇在湘潭九華國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)大眾西路，那里地勢平坦，又是開發(fā)區(qū)，較適合本廠的建設。工廠總平面布置圖見附圖1。6.3廠房的平面輪廓設計及布置塑料制品工廠廠房的平面布置是根據(jù)生產(chǎn)工藝條件以及建筑物本身的可能性與合理性來考慮的。同時也要顧及非工藝設計、生產(chǎn)組織和行政福利設施等。廠房的布局應力要求簡單實用。這對工藝本身來說，常會使工藝設備的布置具有更多的靈活性和可變性。這對于迅速發(fā)展，變化很多的塑料工業(yè)來說是必須考慮的。同時也給建筑定型化和機械化創(chuàng)造了更多的有利條件。車間布局應著重考慮的以下的幾個問題：（1）最大限度地滿足生產(chǎn)工藝及其物料回收和機械維修的要求。（2）有效地利用車間建筑面積（包括空間）和土地（設備能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的盡量合并）。（3）要為車間的技術(shù)經(jīng)濟指標，先進合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。（4）了解其他專業(yè)對本車間布置的要求。（5）要考慮工廠的發(fā)展和廠房的改建、擴建。（6）車間所采用的勞動保護、防火、防腐措施是否符合生產(chǎn)要求。（7）力求車間各設備之間工作互不干擾。對車間內(nèi)輔助室和休息室布置，應滿足以下要求：（1）生活規(guī)模較小的車間，多數(shù)是將輔助室和休息室集中在車間的一個區(qū)域內(nèi)。（2）考慮到通風和采光效果，一般將生產(chǎn)區(qū)集中放在北面，輔助室和休息室放在南面。（3）輔助室和休息室應盡可能的靠近逃生通道，以保證事故發(fā)生時，工作人員及時逃生。（4）輔助室、休息室和生產(chǎn)區(qū)間應考慮用防火防爆墻隔離。（5）輔助室和休息室的門都應朝外開，以便人員逃離。本設計的車間主要由生產(chǎn)部門以及輔助生產(chǎn)部門組成。工藝生產(chǎn)部門主要指：配料，混料，擠出，定型，牽引，切割組成，這是車間的核心。其它各部門都是根據(jù)工藝生產(chǎn)的需要布置的。工藝生產(chǎn)檢驗部門主要指：物理室，化驗室。這是對原材料，中間產(chǎn)品及成品進行物檢化檢。位置接近取樣，本設計在廠房右側(cè)。機修室：其任務是車間內(nèi)設置等的日常維護保養(yǎng)。因此，位置應接近檢修工作量大的，并要求有方便的通道(一般要沿車間外墻布置)。儀表控制室：這是工藝生產(chǎn)的集中控制部分?？刂剖也贾迷谲囬g內(nèi)外均可。一般布置在設備附近或生產(chǎn)線附近。中間緩沖貯存部門：主要是原材料，半成品，成品的中間庫。它的位置靠近服務對象，而且要便于運輸。變電、配電室：在布置時既要考慮車間用負荷中心，又要考慮電源進線方位。變電站必須沿車間外墻設置，以便于運用室外空間。根據(jù)設備的選型以及工藝流程，本設計的車間規(guī)格為寬24m，長48m。設備的平面布置為所有生產(chǎn)線并排生產(chǎn)，一個車間6條生產(chǎn)線。車間布置圖見附圖2。6.4房的立面輪廓設計及布置廠房立面要同平面一樣，應力求簡單，要充分利用建筑物的空間，遵循經(jīng)濟合理及便于施工的原則。廠房的每層高度主要取決于設備本身占據(jù)的高度；設備安裝、起吊、檢修及拆卸時所需高度；操作臺高度及操作設備時所需高度；設備頂部空間或廠房空間各專業(yè)管道所占據(jù)的高度。另外，也要滿足建筑上采光、通風等各方面的要求。在同一廠房內(nèi)，各個工序要求的高度并不一致，但不能機械地把同一廠房的高度建的參差不齊，一般要求一種層高或兩種層高。根據(jù)建筑模數(shù)制的要求，一般層高采用4~6m，最低層高不低于3.2m，由地面到棚頂凸出構(gòu)件底面的高度（凈空高度），不得低于2.6m。本設計應該確定廠房高度6m，高混機廠房高度9m。另外，考慮倒料的方便及工作條件的改善，設有地坑深2m。6.5設備的布置和排列當廠房的整體布置和輪廓設計完成后，即可進行設備的排列和布置。設備的排列和布置是根據(jù)所選工藝流程，在給定的區(qū)域范圍內(nèi)，對工藝設備做出合理的排列，即確定整個工藝流程中的全部設備在平面上和空間上的具體位置。進行設備布置時需要考慮下列技術(shù)問題。1.生產(chǎn)工藝要求（1）在布置設備時，必須以保證工藝流程的通順為原則，做到上下縱橫相呼應。也就是保證工藝流程在水平方向和垂直方向的連續(xù)性。一般來說，凡計量設備在高層，主要設備布置在中層，而出料端的貯槽及重型設備布置在底層。（2）對于塑料制品的加工設備來說，多數(shù)為單機（組）操作。每一臺設備都要考慮一定地位，包括設備本身所占地位，附屬裝置所占地位，操作地位，設備檢修拆卸地位，設備與設備、設備與建筑物的安全距離等。（3）凡屬幾套相同設備或同類型設備，應盡可能地布置在一起。這樣。可以集中管理，統(tǒng)一操作，節(jié)約勞動力。2.設備安裝、檢修、建筑及其他（1）設備的安裝、檢修和拆卸是塑料廠經(jīng)常涉及的問題，這是由于此類工廠品種更新快，運動機械多，需要經(jīng)常進行維護檢修甚至更換設備、機頭和模具。因此，在進行車間布置時，必須考慮到設備安裝、檢修和拆卸的方式方法。（2）必須考慮設備如何運入或搬出車間。設備運入或搬出次數(shù)較多時，宜設大門。一般廠房大門寬度要比通過的設備大0.2m左右，但是，當設備運入廠房后，很少需要整體搬出時，則可設置安裝洞，即在外墻預留洞口，待設備運入后，再行砌封。（3）在廠房中應有一定的面積和空間供設備檢修和拆卸用。設備的起吊運輸高度應大于運輸線路上最高設備的高度。（4）必須考慮設備的檢修、拆卸和運送物料的起重裝置。起重設備的形式可根據(jù)使用要求來決定。如果不設永久性起重運輸設備，也應考慮臨時起重裝置的場所。另外，當廠房內(nèi)沒有起重運動設備時，要考慮物料的起吊和起重運輸設備本身的高度。第七章技術(shù)經(jīng)濟核算7.1基建投資為長遠著想，設備購置以新設備為主，在此估計各設備費用合計為I1=8000萬元儀表與控制按設備費的18%算，則I2=800×18%=1440萬元安裝設備費按設備費的18%算，則I3=800×18%=1440萬元管道費按設備費的4%算，則I4=800×4%=320萬元建筑費按設備費的100%算，則I5=8000萬元土地費按設備費的40%算，則I6=800×40%=3200萬元其他費用：I7=800×1%=800萬元則基建投資為：I8=I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7=800+144+144+32+800+320+8=22480萬元7.2各項費用計算表7.1原料費用表項目名稱單位單價（元）PVC噸13800CPE噸13000硬脂酸鉛噸13500硬脂酸鋇噸13000石蠟噸9500PE蠟噸10000輕質(zhì)碳酸鈣噸580廠內(nèi)員工平均年工資為：4000元/(人?月)廠內(nèi)員工數(shù)：120人支付員工年工資總費：4000×120×12=5760000元折舊費：占基建投資的4%，2248×4%=89.92萬元大修費：占基建投資的3%，2248×3%=67.44萬元廠管理費（包括管理及研究費、銷售費、保險費等）：30元/t，工藝用電為0.945元/度。7.3總成本其年產(chǎn)管材的總成本為：30×20000+0.945×15105716+204463×13800+204463×13000×4%+204463×13500×2%+204463×13000×1.2%+204463×9500×0.4%+204463×10000×0.2