年產(chǎn)5000噸PPR管材的生產(chǎn)設(shè)計

1、化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計化工與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 年產(chǎn)5000噸pp-r管材的生產(chǎn)設(shè)計annual output of 5000 tons of pp-r pipe production design學(xué)生學(xué)號 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師聯(lián)合指導(dǎo)教師 完成日期1摘要本次設(shè)計論述了pp-r管材的國內(nèi)外發(fā)展狀況、特點以及應(yīng)用等等。本次設(shè)計的pp-r管材具有耐熱、耐壓、耐腐蝕、使用壽命長、保溫節(jié)能等優(yōu)點，是一種衛(wèi)生無毒的新型節(jié)能管材。已廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑、及生活家庭中。針對目前的市場情況，此次設(shè)計生產(chǎn)5000噸pp-r成型管材采用單螺桿擠出機擠出成型。同時本設(shè)計對其原料配方、工藝流程、設(shè)備選型等

2、進行了重點敘述。從選址到選材都經(jīng)過了全面的調(diào)查篩選，以達到經(jīng)濟合理性。首先確定其工藝參數(shù)，然后通過物料衡算來選擇與之匹配的生產(chǎn)設(shè)備，以及設(shè)計相應(yīng)的機頭模具，其次進行能量衡算，公用工程設(shè)計，人員安排以及經(jīng)濟核算，最后繪制工藝流程圖、生產(chǎn)流程圖、平面布置圖以及擠出機機頭零件圖。關(guān)鍵詞：pp-r；擠出機；工藝流程；設(shè)備選型abstractthe design dissertate pp-r geothermal pipe development at home and abroad，characteristics and applications and so on. the design of t

3、he pp-r pipe has the advantages of heat and pressure resistance，corrosion resistance，long service life，insulation and energy saving，the new energy-saving pipe is a non-toxic health. has been widely used in industrial buildings and daily lifes.focus on the current market conditions，the design and pro

4、duction of 5000 tons of pp-r forming pipe extrusion single screw extruder. about the formula materials，process，equipment type selection of the design are emphatically described. in order to achieve economic rationality，that the location and material had been passed through the system comprehensive s

5、urvey of screening. first make sure the process parameters，and through the material balance-choice to match production equipment，and design corresponding with mold at the same time，second design the energy of calculation，public engineering，personnel arrangement and economic accounting，finally draw p

6、rocess flow diagram，production flow chart，the floor plan and extruder with drawing. key words: pp-r; screw extruder; process; equipment selection41目 錄摘要iabstractii第一篇 設(shè)計說明書1第1章 緒論11.1 概述11.1.1聚丙烯管材的簡單介紹11.1.2 pp- r 管材的性能特點與優(yōu)勢11.1.3 pp-r管材的應(yīng)用21.2設(shè)計依據(jù)31.3設(shè)計原則31.4設(shè)計范圍31.5廠址的選擇41.6原料及成品的技術(shù)指標51.6.1原料技術(shù)指標

7、51.6.2產(chǎn)品技術(shù)指標51.7生產(chǎn)車間管理制度71.7.1 安全防火制度71.7.2 車間文明生產(chǎn)規(guī)章制度7第2章 建筑部分82.1 車間布置原則82.1.1層面設(shè)計82.1.2門窗設(shè)計82.1.3 墻體設(shè)計92.2車間布置92.3 有關(guān)建筑設(shè)計9第3章公用工程計算103.1采暖103.2通風(fēng)113.3防靜電113.4防雷設(shè)計113.5防火設(shè)計11第二篇 設(shè)計計算書12第1章 工藝流程121.1 配方設(shè)計121.1.1 配方121.1.2配方解釋121.2工藝流程選擇及確定15第2章 工藝計算182.1物料衡算182.1.1計算基準的選取182.1.2物料損失率182.1.3物料平衡計算18

8、2.1.4理論物料需要量192.1.5實際物料需求量192.2設(shè)備設(shè)計及選型202.2.1進料量計算202.2.2混合機的計算及選型212.2.3擠出設(shè)備的計算及選型212.2.4 上料裝置的計算及選型222.2.5定型冷卻設(shè)備的計算及選型222.2.6牽引裝置的計算及選型222.2.7切割機的計算及選型232.2.8破碎機的計算及選型232.2.9打包機的計算及選型242.2.10造粒機的計算及選型242.2.11干燥裝置的選擇242.3非定型設(shè)備的計算252.4 機頭模具設(shè)計262.4.1機頭的作用262.4.2機頭的分類272.4.3常規(guī)塑料擠出機頭的設(shè)計原則272.4.4機頭的主要參數(shù)

9、272.4.5 pp-r管材模具設(shè)計292.4.6參數(shù)確定31第3章 車間平面布置與設(shè)計323.1廠房平面布置32第4章 能量衡算334.1工業(yè)用電量的計算334.1.1連續(xù)擠出生產(chǎn)線耗電量334.1.2 不連續(xù)生產(chǎn)輔機設(shè)備耗電量的計算334.1.3 照明耗電量的計算344.1.4總耗電量354.2冷卻水消耗情況35第5章 人員安排37第6章 經(jīng)濟預(yù)算386.1 原料支出386.2 設(shè)備支出386.3生產(chǎn)車間的資金投入386.4 用電及動力介質(zhì)資金投入396.4.1用電投入396.4.2 水的資金投入396.5 人員資金投入396.6 總支出396.7產(chǎn)品銷售額396.8凈利潤406.8.1增

10、值稅406.8.2銷售收入406.8.3毛利潤406.8.4凈利潤40結(jié) 論41參考文獻41附錄1.41致 謝41第一篇 設(shè)計說明書第1章 緒論1.1 概述1.1.1聚丙烯管材的簡單介紹聚丙烯是聚烯烴類塑料中的一個重要熱塑性塑料品種之一。它是丙烯的高分子量聚合物，由c、h兩元素構(gòu)成。其縮寫代號為pp。聚丙烯樹脂是當今五大塑料品種中發(fā)展最快的一種。由于其原料來源方便，價格比較便宜，性能優(yōu)良，用途廣泛，所以，對聚丙烯的應(yīng)用，每年在以10%左右的速度增加發(fā)展。聚丙烯(pp) 屬于熱塑性樹脂，是通用大品種塑料，產(chǎn)量大，具有較好的使用和加工性能。用作復(fù)合材料基體的聚丙烯一般為有規(guī)立構(gòu)半晶結(jié)構(gòu)體，熔點17

11、6，具有抗拉強度較高，硬度大，耐磨性、電絕緣性、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性好，相對密度低等優(yōu)點。其主要缺點是耐低溫性差、易脆化、靜電性高、染色性差。根據(jù)共聚方式及乙烯單體的含量不同，pp-c可分為均聚聚丙烯pp-h() 型，嵌段共聚聚丙烯pp-b() 型和無規(guī)共聚聚丙烯pp-r() 型三種。pp -h管材是化工、石油等工業(yè)管道的首選，其抗沖擊性能最好，在同等壁厚管材中抗壓強度最高，加工成型容易，適合生產(chǎn)大口徑管材，通過添加石墨可抵抗紫外線照射供室外使用，抗化學(xué)腐蝕性能最強。pp-b管材的低溫脆性最好，在 10及10以下使用時，綜合性能優(yōu)于pp-r，無低溫脆化現(xiàn)象，抗化學(xué)腐蝕性僅次于 pp-h，可替代

12、 pp-h 用于化工領(lǐng)域，目前被廣泛用于自來水和低溫?zé)崴I(lǐng)域或環(huán)境溫度相對較低的給水管。pp-r 管材的中溫及高溫性能最好，在中溫及中溫以上區(qū)域使用壽命較長，抗壓強度較高，管材柔韌性最好，工程安裝容易，聯(lián)接處熔接性能好，檢修方便，被廣泛用于自來水、熱水及暖通領(lǐng)域。55及55以上熱水管道首選pp -r管。1.1.2 pp- r 管材的性能特點與優(yōu)勢pp- r管材是國際環(huán)保節(jié)能管材，與其它管材相比，具有如下特點:( 1) 重量輕、比強度高。 pp- r 管材的密度為 0.89 0.96g/ cm，僅為鍍鋅鋼管的八分之一，耐壓力試驗強度達5mpa以上。 由于重量輕，可大大降低運輸費用和安裝的施工強度

13、。( 2) 衛(wèi)生、無毒。pp- r管不會出現(xiàn)象鍍鋅鋼管內(nèi)壁結(jié)垢、生銹的問題，因此不會對水質(zhì)造成“二次污染”。 pp-r屬聚烯烴材料，基本成份為碳和氫，無毒無害，符合食品衛(wèi)生規(guī)定。( 3) 保溫性好、節(jié)能。pp-r 管的導(dǎo)熱系數(shù)小，20時的導(dǎo)熱系數(shù)為0.23 0.24w/m，僅為鍍鋅管的1/200，這樣在輸送熱水時將大大減少熱量損失，起到了保溫和節(jié)能的作用。另外，pp- r管的生產(chǎn)能耗僅為鋼管的20%。(4) 流體阻力小。pp-r管的磨擦系數(shù)僅為0.007，遠遠低于金屬管道。另外，其化學(xué)穩(wěn)定性好，可耐ph值范圍在1 14 的高濃度酸和堿的腐蝕，其內(nèi)壁光滑，永不生銹、不結(jié)垢，因此流體阻力不會因管道

14、使用時間的延長而增大。( 5) 防振、隔音。pp-r管具有優(yōu)異的隔音性能，可大大減小由流體流動引起的振動和噪音。(6) 耐熱性好。pp-r管的長期使用溫度可達100 ，短期使用溫度可達1201.1.3 pp-r管材的應(yīng)用(1) pp-r國外情況國外pp-r管道主要應(yīng)用于建筑物冷熱水系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)。歐洲建筑冷熱水系統(tǒng)中使用 pp-r管道較為普遍，已逐步上升為主導(dǎo)產(chǎn)品。例如:意大利在1996年在冷熱水系統(tǒng)中各類塑料管道的應(yīng)用量分別為pp-r:30mm; pe-x:17m; pb：3mm; pe-x-al-pe-x:3mm。國外pp-r管道在應(yīng)用中較注重產(chǎn)品的配套及施工技，除了管材、管件品種規(guī)格較齊

15、全外 ，還配套供應(yīng) pp-r 水嘴、閥門及安裝施工用緊固件、割刀及熔接工具等，使客戶能購到適用的產(chǎn)品及施工所需的零配件和工具。(2)pp-r 國內(nèi)情況國內(nèi)pp-r管材已有較長的生產(chǎn)歷史，一般采用均聚pp或經(jīng)共混改性的pp為原料，經(jīng)單螺桿擠出機擠出成型。pp管用于建筑冷熱水系統(tǒng)較少，沒有相應(yīng)的產(chǎn)品標準和產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)規(guī)程。近幾年，受塑料管材大力推廣的熱潮，國內(nèi)pp-r管材的主要應(yīng)用領(lǐng)域：出現(xiàn)了pp-r管材。自1997年上海從國外引進pp-r生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備投入生產(chǎn)以來，上海市已在 100萬 建筑面積住宅冷熱水系統(tǒng)、 純凈水、 飲用水系統(tǒng)上進行試點應(yīng)用，取得了較好效果并且在應(yīng)用的基礎(chǔ)上編制了 建筑給水

16、聚丙烯(pp-r)管道工程技術(shù)規(guī)程 作為上海市地方標準正式頒布實施。pp-r管材的主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1） 公共及民用建筑工業(yè)中，用于輸送冷熱水。（2） 工業(yè)建筑和設(shè)施中的日常用水，油或腐蝕性液體的輸送。（3） 城鄉(xiāng)人、蓄飲水工程及農(nóng)業(yè)灌溉。（4） 由于對鹽水的耐腐蝕性，用于海邊設(shè)施中的給養(yǎng)管道。（5） 用于空調(diào)系統(tǒng)。（6） 用于運輸工具內(nèi)部管道。1.2設(shè)計依據(jù)（1）吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）基本要求及規(guī)范。（2）吉林化工學(xué)院頒發(fā)的吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書。（3）李國廳、陳煥章、黃文煥等編著的化工設(shè)計概論。 1.3設(shè)計原則本次設(shè)計課題為年產(chǎn)5000噸pp-r管材的生產(chǎn)設(shè)計。本次設(shè)計內(nèi)容

17、包括管材性能介紹，工藝設(shè)計計算，成型擠出工藝流程，廠房車間布置以及最后利潤的計算。設(shè)計過程中涉及到的各種類型選擇首先應(yīng)遵循國家法律法規(guī)，做到安全環(huán)保，無毒害，其次應(yīng)從最低生產(chǎn)成本，資源最大化選擇。同時要理論聯(lián)合實際，從最新的市場行情出發(fā)，融會貫通，充分利用各種方式節(jié)約能源以保證生產(chǎn)的順利進行。1.4設(shè)計范圍 本次設(shè)計任務(wù)為年產(chǎn)5000噸pp-r管材的生產(chǎn)設(shè)計，本次設(shè)計包括對pp-r管材原料的了解，簡介、配方設(shè)計、工藝計算（物料衡算和設(shè)備選型）、車間廠房設(shè)計、公用工程設(shè)計、能量衡算（工業(yè)用水和用電）、人員安排、經(jīng)濟預(yù)算等詳細的設(shè)計。關(guān)于生產(chǎn)原料的特性做了詳細敘述，包括與國外的原料在性能上的對比。

18、首先確定工藝流程，根據(jù)產(chǎn)量從后向前進行物料衡算，然后根據(jù)所得數(shù)據(jù)進行設(shè)備選型。本次pp-r管材的成型設(shè)計涉及到混料、擠出、真空定徑、冷卻、牽引、切割、檢驗、成品。廢棄的下腳料涉及到回收再利用問題，這里的工藝流程為破碎、造粒、干燥等。本設(shè)計為塑料廠的初級設(shè)計，車間廠房設(shè)計包括生產(chǎn)車間、原料間、倉庫、配電室、破碎室、模具室、辦公室等行政管理類用地等等，由于本次設(shè)計重點是從工藝流程出發(fā)，因此具體的廠房設(shè)計應(yīng)該在實際生產(chǎn)中逐步完善。1.5廠址的選擇塑料廠的廠址選擇工作，一般由建廠主管部門組織勘察設(shè)計單位，地方政府有關(guān)部門和有關(guān)的協(xié)作單位共同進行。在進行廠址選擇工作中，應(yīng)處理好以下幾個問題：（1） 廠址

19、應(yīng)選擇力爭靠近主要原料基地。（2） 廠址要有良好的交通運輸條件。（3） 廠址必須有足夠的面積。（4） 廠址附近要有足夠的水源。（5） 廠址附近要有可供接地的輸電線路。（6） 廠址要有較好的地形和工程地質(zhì)。（7） 廠址要有足夠的抗洪能力。（8） 工廠應(yīng)力求減少對環(huán)境的污染。針對以上幾個原則，本次設(shè)計將廠址確定在吉林省吉林市江北開發(fā)區(qū)。吉林市是中國唯一一個與省重名的城市。位于吉林省中部。是國務(wù)院認定的較大的市，具有地方立法權(quán)，準副省級市，是中國32個特大城市之一。吉林市又稱為北國江城，毗鄰松花江畔，依山傍水，風(fēng)景優(yōu)美，位于吉林省中部偏東，東北腹地長白山脈，長白山向松嫩平原過渡地帶的松花江畔，地理位

20、置介于東經(jīng)1254012756，北緯42314440。東接延邊朝鮮族自治州，西臨長春市、四平市，北與黑龍江省哈爾濱市接壤，南與白山市、通化市、遼源市毗鄰。吉林市位于長白山區(qū)向松遼平原過渡地帶，自然環(huán)境優(yōu)越，地貌類型復(fù)雜，有“遠迎長白，近繞松花”之勢。由于不同時期的大地構(gòu)造運動，以及江河的侵蝕、剝蝕和堆積形成的流水地貌，地勢由東南向西北逐漸降低，形成中山山區(qū)低山丘陵區(qū)峽谷湖泊區(qū)河谷平原區(qū)四大地貌景觀。源于長白山天池的松花江，自東南而西北斜貫整個吉林地區(qū)，曲折流經(jīng)400多公里。除此之外，轄區(qū)內(nèi)流域面積20平方公里以上、流長10公里以上的干支河流374條，河網(wǎng)配置和發(fā)育良好，僅松花湖面積就達550平

21、方公里。地表水資源165億立方米，地下水資源7億立方米。白山、豐滿、紅石三大水電站均在市轄區(qū)之內(nèi)，使吉林市成為全國少有的水豐電足的城市。并且在中石油吉林石化的帶領(lǐng)下，吉林市已經(jīng)成為化工行業(yè)較發(fā)達地區(qū)。近年來，國家重點號召振興東北老工業(yè)基地，吉林市已經(jīng)成為國內(nèi)外重視的對象。1.6原料及成品的技術(shù)指標1.6.1原料技術(shù)指標表1-1 pp-r專用料主要的技術(shù)指標項目指標測試方法密度/0.895iso/r 1183熔融指數(shù)/ 0.35iso 113熔點/131.4iso 3146-19維卡軟化溫度/131.1iso 306斷裂伸長率/%800iso/r 527彎曲強度/ mpa21iso/r 527彎

22、曲模量/ mpa874iso 178彈性模量/ mpa800iso 178刻痕硬度/ mpa40iso 2039抗拉強度/ mpa40iso/r 527剪切彈性模量/mpa（20）3701so 537抗沖擊/無斷裂iso 179簡支梁缺口沖擊強度/2322.9iso 179/1a04.53iso 179/1a-201.86iso 179/1a懸臂梁缺口沖擊強度/2322.5iso 179/1a05.56iso 179/1a-203.4iso 179/1a線膨脹系數(shù)/(l/k)0.15vad 0304洛氏硬度50iso 2039-2比熱/ (20)2dsc導(dǎo)熱系數(shù)/ （20）0.21din 52

23、6121.6.2產(chǎn)品技術(shù)指標pp-r管材通過國家標準測定，主要物理力學(xué)性能見表1-2表1-2 pp-r管材物理力學(xué)性能項目指標實驗方法實驗溫度：135gb6672.3/b縱向收縮率實驗時間時為4擺錘沖擊試驗實驗溫度時測破損率10%gb 1043實驗溫度：實驗時間：1h環(huán)應(yīng)力：16.0mpa實驗溫度：液實驗時間：22h壓環(huán)應(yīng)力：5.0mpa無滲漏gb 6111實實驗溫度：無破損驗實驗時間：165h環(huán)應(yīng)力：4.2mpa實驗溫度：實驗時間：1000h環(huán)應(yīng)力：3.5mpa對于不同尺寸的pp-r管材，有著不同的偏差，具體見下表1-3表1-3 pp-r管材規(guī)格尺寸及偏差（單位:mm）公稱外徑允許偏差1.2

24、5mpa基本 允許尺寸 偏差壁厚1.6 mpa基本 允許尺寸 偏差1.6 mpa基本 允許尺寸 偏差160.31.80.41.90.42.20.5200.31.90.42.30.52.80.5250.32.30.52.80.53.50.6320.32.90.53.60.64.40.7400.43.70.64.50.75.50.8500.54.60.75.60.86.90.9630.65.80.87.118.61.1750.76.80.98.61.110.11.3900.98.21.110.31.312.31.51100.9101.212.31.515.11.81.7生產(chǎn)車間管理制度1.7.1

25、安全防火制度（1）加強安全防火制度，定期對工人進行安全防火教育，上級領(lǐng)導(dǎo)定期考察。（2）車間內(nèi)禁止明火，工人吸煙應(yīng)到指定場所，工作期間穿統(tǒng)一制服。（3）對于安全生產(chǎn)實行獎罰制度，違背車間安全管理制度者一經(jīng)發(fā)現(xiàn)。根據(jù)情節(jié)進行罰款，對于發(fā)現(xiàn)車間存在的安全隱患者實行獎勵制度。（4）組織有關(guān)人員定期對車間的防火設(shè)備進行檢查并統(tǒng)一記錄。如發(fā)現(xiàn)安全隱患及時上報。1.7.2 車間文明生產(chǎn)規(guī)章制度（1）工作期間不允許在生產(chǎn)車間打鬧嬉戲。（2）上料與運送物料期間不許鋪張浪費，要盡力為工廠節(jié)約資源。（3）工作期間注意衛(wèi)生環(huán)境的保護，不準隨地扔垃圾。（4）工作期間不準遲到早退，如有情況可向上級部門報告。（5）在職期

26、間不許向外透漏工廠任何信息，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴懲。（6）工友之間應(yīng)友愛和睦，個人應(yīng)安分守己。（7）生產(chǎn)物品要擺放整齊規(guī)整。（8）工人應(yīng)愛護設(shè)備，定期對設(shè)備進行檢修及清洗。第2章 建筑部分本次設(shè)計為年產(chǎn)5000噸pp-r管材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計。實際上主要包括全廠主生產(chǎn)設(shè)計、輔助生產(chǎn)設(shè)計以及生活福利設(shè)施建筑物的設(shè)計等等。廠房的平面布置是根據(jù)生產(chǎn)的工藝條件（工藝流程、生產(chǎn)特點、生產(chǎn)規(guī)模 等），以及建筑筑物本身的可能性與合理性（包括建筑筑形式，結(jié)構(gòu)方案，施工條件和經(jīng)濟條件等）來考慮的。設(shè)計過程中需充分利用建筑物的空間，應(yīng)合理的規(guī)劃使空間最大利用化和便于施工。2.1 車間布置原則車間布罝應(yīng)首先滿足工藝生產(chǎn)要求，其

27、次要考慮到經(jīng)濟、美觀，車間布置要合理.符合生產(chǎn)流程并且要方便操作.便于設(shè)備安裝與維修，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量的前提下.要盡可能降低建廠投資.并要使車間布置協(xié)調(diào)、整齊。為工廠創(chuàng) 造良好的工作環(huán)境，總的說來應(yīng)滿足以下要求：（1） 適合全廠總圖布置，與其他車間 、公用工程、運輸系統(tǒng)結(jié)合成一有機體。（2） 最大限度的滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修要求，了解其他專業(yè)對本車間的布置要求。（3） 經(jīng)濟效果好。（4） 便于生產(chǎn)管理、安裝、操作、檢修方便。（5） 要符合有關(guān)的布置規(guī)范和國家有關(guān)的法規(guī)，妥善處理防火、防爆、防毒、防腐等問題，保證生產(chǎn)安全，還要符合建筑規(guī)范和要求。（6） 要留有發(fā)展余地。2.1.1層面設(shè)計以

28、主要設(shè)備的安裝尺寸、生產(chǎn)工藝過程及特性為主要設(shè)計原則，確定廠房為單層還是多層樓房。本次設(shè)計采用雙層。2.1.2門窗設(shè)計初期應(yīng)能夠滿足設(shè)備安裝，后期應(yīng)以生產(chǎn)中原料、產(chǎn)品、人員進出的方便安全以及建筑的合理性為基本原則；窗的設(shè)計以滿足生產(chǎn)通風(fēng)、采光為基本原則。2.1.3 墻體設(shè)計 首先應(yīng)滿足一定的強度和穩(wěn)定性，其次應(yīng)根據(jù)具體生產(chǎn)情況的要求來設(shè)計；諸如防潮、防侵蝕、保溫效果好，以及當?shù)貧夂?、地質(zhì)環(huán)境等原則進行設(shè)計。2.2車間布置具體車間廠房面積見第二篇設(shè)計計算書中的廠房平面布置。2.3 有關(guān)建筑設(shè)計（1）屋頂：要求有防雨隔熱功能，要求坡度為1%3%，有利于排水。同時應(yīng)安裝避雷針。（2）墻體：主墻體采用

29、500mm的鋼筋混凝土承重墻，內(nèi)墻采用240mm鋼筋混凝土承重墻。車間為承重網(wǎng)設(shè)計，布局分布為600600（柱寬長）。（3）門窗：窗戶統(tǒng)一采用長2.4m、寬2m的雙層玻璃窗，根據(jù)各室不同要求而定。第3章公用工程計算3.1采暖北方采暖目前主要是以鍋爐方式捉供熱量，這樣在較低的環(huán)境溫度下，工廠仍能夠正常的穩(wěn)定的生產(chǎn)，它按設(shè)置的布置情況分為集中采暖和局部采暖.在塑料 廠中大多采用集中供暖，我國立法規(guī)定，凡日平均溫度不大于5的天數(shù)，并且持續(xù)在 90天以上的地區(qū)應(yīng)該采用集中供暖方式，因本車間設(shè)在北方地區(qū)，所以應(yīng)采用集中供暖。根據(jù)工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準，在工藝對室溫?zé)o特殊要求時，設(shè)置集中采暖的建筑物，其冬季

30、室內(nèi)計算溫度應(yīng)符合下列規(guī)定：當每人占用的面積50，生產(chǎn)車間輕作業(yè)時不小于15，中作業(yè)時12；當毎人占用面積在50-100時.輕作業(yè)可低到7，此外，在工作時間內(nèi)，生產(chǎn)廠房的室溫必須保持在0以上，般按5考慮值班采暖。采暖系統(tǒng)選擇的一般原則如下：（1） 設(shè)計集中采暖時，生產(chǎn)廠房、工作地點的溫度和輔助用的室溫應(yīng)按現(xiàn)行標準。（2） 設(shè)置全面采暖的建筑時，圍護結(jié)構(gòu)的熱阻現(xiàn)象應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果確定，并保證空氣中水分在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。（3） 采暖熱媒為熱水時常用溫度為95，宜采用單管系統(tǒng)，取暖熱媒為高溫?zé)崴畷r，目前采用的溫度有11070及13070，采暖熱媒為蒸汽時，片式或鑄鐵散熱器的工作壓

31、力不宜超過。（4） 采暖熱媒的選擇應(yīng)根據(jù)廠區(qū)供熱情況和生產(chǎn)要求等經(jīng)濟技術(shù)比較后確定，并且最下限度利用廢熱。（5） 采暖熱媒為熱水時，宜采用單管系統(tǒng)。（6） 放散大量粉塵或防塵要求較高的車間，應(yīng)采用易清潔除粉塵的散熱器。采暖選?。海?） 生產(chǎn)車間的采暖選用130的高溫?zé)崴?。?） 在易產(chǎn)生粉塵的地方（如混料車間），為了保證散熱器的散熱面積，應(yīng)采用光滑管散熱。（3） 冬季采暖應(yīng)保證車間內(nèi)正常的氣壓和氣溫。3.2通風(fēng) 為了保證操作人員的正常工作環(huán)境，塑料廠的車間必須釆取通風(fēng)，以使工作環(huán)境的空氣達到并保持適宜的溫度及衛(wèi)生要求。通風(fēng)可采取自然通風(fēng)和機械通風(fēng)，因本車間選用的物料為粒料，相應(yīng)的粉塵飛揚程度不

32、高，因此，通風(fēng)設(shè)備要求不是很高。自然通風(fēng)是一種既經(jīng)濟又方便有效的措施，所以本車間采取自然通風(fēng)的形式。3.3防靜電塑料表面摩擦容易產(chǎn)生靜電。靜電是塑料生產(chǎn)車間的一個的隱患，容易引起火災(zāi)或爆炸，因而，必須采取一定的措施防止靜電危害：（1） 保持環(huán)境有一定的濕度，空氣濕度大時，電荷可隨時放出。（2） 把設(shè)備接地，以便把生產(chǎn)的電荷導(dǎo)出。3.4防雷設(shè)計 吉林的夏天會有雷雨天氣。為了保證員工的生命安全以及工廠的安全，在進行工廠設(shè)計時應(yīng)該考慮到防雷設(shè)計：（1）本車間的動力線路為三相四線制，沿電纜鋪設(shè)扁鋼接零網(wǎng)。（2）帶金屬外殼設(shè)備均接地避雷。（3）屋頂防水層下安裝避雷網(wǎng)。 （4）完善設(shè)施.確保員工及工廠安全

33、。3.5防火設(shè)計已知粒料樹脂為易燃物.防火設(shè)計必須嚴格.以保證工廠以及員工的安全，按照國 家對建筑物構(gòu)建燃燒性能耐火性的分級規(guī)定與生產(chǎn)過程中火災(zāi)危害的分類規(guī)定，確定廠房建筑物防火措施，室內(nèi)消防，生產(chǎn)車間，辦公室、倉庫等建筑物應(yīng)有室內(nèi)的消防、給水、急救等應(yīng)有的消防器材。 具體措施如下：（1）強化思想認識，把安全防火、防盜工作擺上工作日程 （2）要建立健全安全防火、防盜工作，使安全防火工作制規(guī)范化。（3）從實處著手，建立應(yīng)急消防系統(tǒng)，配備相應(yīng)的消防器具，制定與落實安全防火工作責(zé)任制，使安全防火工作有人抓，有人管，有人負責(zé)。（4）加強物料管理、供應(yīng)以及各單位要做到對庫房管理，對易燃、易爆物注明標志，

34、要遠離火源。（5）加強防火設(shè)施管理，水泵、管路要長期處于安全狀態(tài)，樹立員工防火意識第二篇 設(shè)計計算書第1章 工藝流程1.1 配方設(shè)計1.1.1 配方 pp-r管材的生產(chǎn)對原料的要求比較嚴格。由于生產(chǎn)pp-r管材的樹脂熔融粘性較大，熔體指數(shù)?。?.1-0.4g/10min）。因此，它具有一定的加工難度和加工要求。pp-r 管采用無規(guī)共聚聚丙烯作為原料，過去產(chǎn)品原料只能通過進口，國內(nèi)尚無生產(chǎn)能力，大大地提高了管材的制造成本。所以ppr保溫管由于成本過高而難以大力推。2007年，燕山石化具備了生產(chǎn)高質(zhì)量的無規(guī)共聚聚丙烯原料的技術(shù)，才使pp-r保溫管真正做到了“優(yōu)質(zhì)低價”。就加工性能而言，用于擠出成型

35、的加工pp-r管材的樹脂性能與加工其他pp-r制品（包括注塑管件）有一定的區(qū)別。pp-r管材原料就是以聚丙烯c4220為基礎(chǔ)樹脂，加入適量改性劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑研制開發(fā)了pp-r管材專用料。 用該專用料生產(chǎn)的管材具有優(yōu)良的耐沖擊性、耐老化性、耐高低溫性及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，其主要性能接近或達到北歐化工公司iu-130e樹脂的性能指標。目前國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)得到完善。因此其技術(shù)指標以達到pp-r管材的技術(shù)要求，所以不需要添加其它助劑，以此設(shè)計了pp-r管材的配方，詳情見下表1-1表1-1pp-r管材配方原材料名稱配比規(guī)格型號廠家pp-r專用樹脂（共聚單體3%）100e-003撫順石化分公司pp-

36、r專用色母料5工業(yè)級北京吉和色母料有限公司1.1.2配方解釋（1）pp-r專用樹脂 pp-r管材專用料是一種新型的聚丙烯管材專用料，具有沖擊韌性高，脆化溫度低等特點。pp-r管材由于其優(yōu)良的使用價值和社會效益，國內(nèi)一些大型石化企業(yè)紛紛開發(fā)pp-r管材專用料。撫順乙烯化工有限公司按照中油股份公司的總體安排，承擔(dān)了pp-r專用料的科研開發(fā)任務(wù)。2003年，撫順乙烯化工有限公司成功完成了pp-r e-003專用料的開發(fā)和生產(chǎn)。1. 分子量分布ppr專用料的相對分子質(zhì)量及相對分子質(zhì)量分布對ppr管材的機械強度、加工性能、長期耐蠕變性能都有極大的影響。相對分子質(zhì)量越大，管材的機械性能、耐蠕變性能越好，但

37、是相對分子質(zhì)量太大，在加工管材時會很困難，所以ppr專用料的分子質(zhì)量及分子質(zhì)量分布需要控制在合適的范圍內(nèi)。樣品的分子質(zhì)量及分子質(zhì)量分布測試結(jié)果見表1-2。表1-2樣品e-00314.463.24.4國外料13.669.75.1分析表1數(shù)據(jù)，e-003的數(shù)均分子質(zhì)量(mn)比國外料略大，重均分子質(zhì)量(mw)與國外料略小，分子質(zhì)量分布與國外料相比略小?？傮w來說，e-003的分子質(zhì)量及分子質(zhì)量分布與國外料接近。2. dsc測試曲線dsc是高分子研究中最常用的熱分析技術(shù)，可以在等速升溫(或等速降溫)、恒溫的條件下測量物質(zhì)的各類性質(zhì)與溫度的關(guān)系。圖1為e-003與國外料的dsc曲線對比。pp-r由于乙烯

38、在丙烯聚合時的無規(guī)插入，使聚丙烯的等規(guī)度降低，從而降低了pp-r的熔點和結(jié)晶溫度。對比從樣品的dsc測試曲線可以看出，e-003的dsc曲線和國外樣品非常相似。 3.e-003的物理性能指標e-003的物理性能與國外料進行了對比分析，它的各項性能指標與國外料很相近。因此，e-003具備國外專用料的各項特征，物理性能已達到國外料水平。表1-3 pp-r管材專用料力學(xué)性能對比項目測試方法e-003國外料熔融指數(shù)/ iso11331.01.2抗張模量/mpaiso527-2950870屈服強度/mpaiso1782629hdta/1，8 mpaiso75-24747hdta/0，45 mpaiso7

39、5-26870綜上所述，e-003專用料綜合性能良好，各項性能指標已達到國外ppr管材專用料的水平。 pp-r樹脂是由樹脂生產(chǎn)廠提供的粒料，因此它不需要配方，直接送入擠出機即可。（2）pp-r專用色母料色母料即是由樹脂和大量顏料（達50%）或染料配制成高濃度顏色的混合物。加工時用少量色母料和未著色樹脂摻混，就可達到設(shè)計顏料濃度的著色樹脂或制品。由于顏料在儲存和使用中直接接觸空氣，容易氧化，直接使用會在塑膠制品上出現(xiàn)色點，色相發(fā)暗，顏色容易褪變，并且在混合時造成塵土飛揚，影響操作人員的健康。而色母粒在生產(chǎn)過程中經(jīng)過機械加工，對顏料進行了細化處理，把顏料和樹脂載體、分散劑充分混煉，使顏料與空氣、水

40、分分開，從而增強了顏料的耐候性，抗氧化性，使其色相光亮。 本次設(shè)計選擇的色母料為北京吉和色母料有限公司專業(yè)生產(chǎn)、銷售塑料色母料。2006年受全球最大黑白色母料制造商美國卡博特公司之邀，作為中國北方地區(qū)一級代理商。目前，已成為全球最大的黑白色母代理商。此公司經(jīng)過十六年市場歷練，吸收了塑料彩色母料頂級制造商德國科萊恩資深技術(shù)精英的加盟，不斷為客戶開發(fā)質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品，因此選用此廠家生產(chǎn)的色母料可以更具專業(yè)性，可以生產(chǎn)出質(zhì)量更卓越的pp-r管材。色母的使用簡單，只要按照一定配比與塑料樹脂充分混合，配合各種不同的塑料加工工藝要求，擠出成型即可。1.2工藝流程選擇及確定聚丙烯管材生產(chǎn)通常采用擠出成型，擠出

41、成型是熱塑性塑料重要的加工方法之一。擠出成型又稱擠出模塑，其成型原理一管材擠出為例。管材的擠出成型過程就是將顆粒料或粉料從料斗加入到擠出機機筒中，物料在機筒中被塑化后，熔融物料在旋轉(zhuǎn)的螺桿的推動下通過機頭與環(huán)形縫隙，沿螺旋槽向前方輸送，通過具有一定形狀的擠出模具即機頭，形成管狀物，經(jīng)過冷卻定型裝置定型，再進入冷卻水槽中近一步冷卻，待充分冷卻后的管子由可調(diào)節(jié)牽引速度的牽引裝置均勻拉出，最后由切割裝置按規(guī)定的長度切割，即可得到一定壁厚和長度的塑料管材。無規(guī)共聚聚丙烯管材的擠出工藝路線與普通聚丙烯管材成型工藝路線相同，都采用單螺桿擠出機。pp-r樹脂的粘度低，流動性好，且為粒料形式，單螺桿擠出機較適

42、合它的擠出成型。由于本次設(shè)計產(chǎn)量要求較小，且精度要求較高，因此本次設(shè)計生產(chǎn)方法采用單螺桿連續(xù)擠出成型技術(shù)。根據(jù)pp-r管材的特性和生產(chǎn)要求，采用以下生產(chǎn)工藝流程：pp-r專用料、色母料 冷混 真空上料 單螺桿擠出 成品 切割 牽引 噴淋冷卻 真空定徑（1）混料混料裝置主要有轉(zhuǎn)鼓式混合機、螺帶混合機、z型捏合機、高速混合機。轉(zhuǎn)鼓式混合機的混合作用主要是靠承載物料的混合室的轉(zhuǎn)動來完成混合。為了強化混合作用，內(nèi)壁上加設(shè)曲線型擋板以便在混合室轉(zhuǎn)動時引導(dǎo)物料由混合室的一端流向另一端，只能用于固體粉狀或粒狀物料的混合，混合效果與混合室的形狀有關(guān)，還與安裝形式、轉(zhuǎn)速與填充率有關(guān)，一般轉(zhuǎn)鼓式混合機的填充率較小

43、。螺帶式混合機的混合作用是靠螺帶的旋轉(zhuǎn)帶動物料翻轉(zhuǎn)，適用于粒狀或粉狀塑料與添加劑的混合，此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作維修方便、耗能較低，但混合強度小，混合時間也較長。高速混合機主要由一個圓筒形的混合室和設(shè)在混合室內(nèi)的攪拌裝置組成，其中攪拌裝置包括位于混合室地步的快速轉(zhuǎn)動葉輪和可垂直調(diào)整高度的擋板，混合室可加熱，能用于高分子材料的混色、配填料表面處理及共混材料的預(yù)混，混合效率高、混合時間較短、有效容積大。本次設(shè)計生產(chǎn)原料為粒料，所以省略擠出造粒工段，只需要將原料與色母料進行充分混合而已，且生產(chǎn)量較小，為了節(jié)約成本，選擇螺帶式混合機。（2）上料上料方式有人工上料和機械上料。因為現(xiàn)今pp-r管材生產(chǎn)的自動化

44、程度較高，需準確計量進料量，所以選擇機械上料。機械上料主要有螺旋上料和真空上料兩種方式，螺旋上料占地面積大，工作時噪音大，上料量主要靠人工控制，適用于粒料的上料；真空上料比較先進，靠真空將物料吸入料斗內(nèi)，工作環(huán)境好，可以由電腦控制上料時間和進料量，適用于粒料、粉料的進料。大型、高速高效擠出機均配有自動上料裝置，因而，選擇真空上料機作為上料裝置。（3）擠出 本次設(shè)計選用的擠出設(shè)備為單螺桿擠出機，擠出機理為螺桿旋轉(zhuǎn)剪切，并在加熱作用下使物料塑化，熔融的物料通過機頭后成型。 單螺桿擠出機是由一根阿基米德螺桿在加熱的料筒中旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的機型。它是一種應(yīng)用最多的通用型擠出機，它的特點是：擠出系統(tǒng)由一根螺桿和

45、機筒配合而成，這種擠出機只要更換不同結(jié)構(gòu)形式的螺桿，就可以完成多種塑料的擠出成型工作。適合于制備管材。（4）定徑管材的定型方法主要有內(nèi)徑定型法和外徑定型法，內(nèi)徑定型法在芯模延長軸內(nèi)通冷水，靠芯模延長軸的外徑確定管材內(nèi)徑，要求機頭阻力小，流道長，但定型結(jié)構(gòu)裝置復(fù)雜，塑料在機頭內(nèi)流動時間長，容易有死角，發(fā)生過熱降解，不適用于熱敏性塑料。由于內(nèi)定徑法生產(chǎn)擠出制品需要的牽引力比外定徑大，所以通常采用外定徑發(fā)生產(chǎn)。外徑定型法有充氣定徑和真空定徑，充氣定徑是指在機頭芯棒上打孔，往管內(nèi)通入壓縮空氣，管外加冷卻定型套這種定徑套的機構(gòu)簡單，但是冷卻不夠均勻，廣泛用于中小型管材生產(chǎn)中。真空定徑技術(shù)是一種應(yīng)用非常廣

46、泛的管材定徑技術(shù)，特別適用于薄壁管材。這是一種借助管外抽真空而將管外壁吸附在定徑套內(nèi)壁上進行冷卻，一確定管材外徑尺寸。真空定徑套定徑比較簡單，不需要氣柱塞，廢料較少，定徑效果也較內(nèi)壓定徑法好，管材外表面光滑，壁厚均勻，不適用于大口徑管材。本設(shè)計生產(chǎn)的pp-r管材選用真空外定徑方式定型。（5）冷卻管材通過冷卻定型裝置后，并沒有使管材完全冷卻到熱變形溫度以下，如果不繼續(xù)冷卻，在其管壁徑向方向上存在的溫度梯度會使原來冷卻的表面溫度上升，引起變形，因此需要繼續(xù)冷卻。最長見的管材冷卻方式有三種：浸浴式冷卻水槽冷卻、噴淋式冷卻水箱、噴霧式水槽冷卻。第一種是管材在通過水槽時完全浸在水中，當管材離開水槽中已經(jīng)

47、完全定型而成為管材，此方法適用于中小型塑料管材，而對于管徑較大的管材由于受到水的浮力會是管材彎曲；第二種為全封閉式箱體，管材從中通過，四周均勻排布噴淋水管，上部開有視窗，可隨時觀察里面的情況，適用于管壁較厚或大口徑的塑料管材；第三種是在噴淋式水槽基礎(chǔ)上用噴霧代替噴水頭，冷卻效率大大提高。但是噴淋式冷卻水箱便于管理操作和維修，因此本次設(shè)計采用噴淋式冷卻水箱作為冷卻裝置。（6）牽引 牽引裝置能使擠出的塑料管材通過不同的牽引速度在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)它的薄厚，能提高材料的拉伸強度，并對擠出過程的連續(xù)進行其保證作用，從而大大提高了生產(chǎn)能力。常用的牽引裝置有滾輪式牽引機和履帶式牽引機。滾輪式牽引裝置結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)

48、節(jié)方便，但輪與管之間是點或線接觸，接觸面積小，摩擦力小，牽引力小，不適用于大型管材。一般牽引直徑110mm以下的管材。履帶式牽引機一般由兩條、三條或六條履帶組成，履帶上有橡膠塊制成v形凹槽，增加徑向壓力面積，履帶間距離和加緊力可調(diào)節(jié)，履帶與管材間接觸面積大，牽引力不易打滑，適用于對口徑較大的管材的牽引。所以本次設(shè)計選用滾輪式牽引機作為牽引設(shè)備。（7）切割當牽引裝置把冷卻定型后的管材牽引到一定距離后，即可開動切割裝置將管材切斷。切割裝置是根據(jù)需要的長度自動或半自動將連續(xù)擠出的管材切斷的設(shè)備。已知的切割裝置分為兩種：自動或手動圓盤鋸切割機和自動行星切割機，前者適用于小型管材，后者適用于大口徑管材。

49、圓盤鋸切割是鋸片從管材的一側(cè)切入，沿徑向推進，直至切割完成，由于受到鋸片直徑長度的限制，只能對直徑250mm以下的管材進行切割，自動行星鋸切割是圓鋸片自動旋轉(zhuǎn)進行切割，同時繞管材公轉(zhuǎn)，使管材周圍受力均勻切割，得到的斷口截面平整，有利于管材之間的銜接。本次設(shè)計生產(chǎn)的管材直徑為32mm，選用圓盤鋸進行切割。(8)卷取目前的卷取機主要有單盤卷取機和雙盤卷取機，而雙盤卷取機可以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。但考慮到本次設(shè)計生產(chǎn)的管材特性，不需要卷取。第2章 工藝計算2.1物料衡算2.1.1計算基準的選取 （1）年工作時數(shù)： 7200小時 （2）設(shè)備維修： 20天/年=480小時 （3）特殊停車： 15天/年=36

50、0小時 （4）機頭清理、換過濾網(wǎng)：1次/10天 5小時/次 （720024-20-15）（1/105）=132.5小時 （5）實際開車時間： （7200-480-360-132.5）小時=6227.5小時（約260天） （6）設(shè)備利用系數(shù)： k=實際開車時間/年工作時數(shù)=6227.5/7200=0.862.1.2物料損失率 已知原始自然損耗率為：0.1%-0.15% 本次設(shè)計選取0.15%。制品合格率要求85%-95%，這里取90%。而擠出成型工段物料的損耗分為：自然損耗、掃地料、下腳料等，這些損耗的物料大部分都可以回收再利用，下面列出各損耗一覽表2-1表2-1 損耗一覽表工序自然掃地下腳料一

51、次成型百分率/%0.150.859902.1.3物料平衡計算基準：5000噸/年半成品粒料需求量：5000/90%=5555.56噸/年自然損耗量占：5555.560.15%=8.33334噸掃地料占：5555.560.85%=47.22226噸下腳料占：5555.569%=500.0004噸下腳料回收破碎量：500.000495%=475噸把上述數(shù)據(jù)整理得物料平衡表見表2-2表2-2 物料平衡表工序輸入物料量自然損耗掃地下腳料成品物料量/噸5555.568.3447.2250050002.1.4理論物料需要量以pp-r粒料為例：pp-r粒料在配方中占有百分率為95.24%每噸中含量為：100

52、095.24%=952.40kg/噸每年需要量為5000952.40=4762噸每天需要量為4762/260=18.32噸每小時需要量4762/6227.5=764.67kg/h統(tǒng)計得表2-3原料理論消耗量表2-3原料理論消耗量原料名稱配比百分率/%每年需要量/t5000t制品消耗量每天需要量/t每小時需要量/kgpp-r粒料10095.24476218.32764.67pp-r色母料54.762380.9238.22表1-3中，每噸產(chǎn)品消耗定額是理論需求量，是在沒有各項損失及下腳料的情況下計算的。那么每年理論需求量，用理論消耗額除以制品的年生產(chǎn)能力。每天需求量是每年需要量除以生產(chǎn)天數(shù)。2.1.5實際物料需求量根據(jù)物料衡算，需計算出實際每年需要量及日需求量和每小時需求量。由于生產(chǎn)過