Калькулятор экструзии
Экструзия полимеров в России
Россия является одним из крупнейших производителей экструзионной продукции в Европе. Объём переработки полимеров методом экструзии превышает 4 млн тонн в год. Основные направления: полиэтиленовые и полипропиленовые трубы (водоснабжение, газоснабжение, канализация), ПВХ оконные профили, плёнки, листы, кабельная изоляция. В отрасли работают более 3 000 предприятий. Крупнейшие потребители полимерного сырья -- заводы группы СИБУР, предприятия Казаньоргсинтеза, Нижнекамскнефтехима, а также сотни средних и малых производств. Парк оборудования включает одно- и двухшнековые экструдеры диаметром от 20 до 250 мм производства Battenfeld-Cincinnati, KraussMaffei Berstorff, Krauss-Maffei, а также китайских и отечественных производителей.
Основные этапы экструзионного процесса:
- Загрузка и пластикация: Гранулы полимера поступают из бункера в зону загрузки шнека. При вращении шнека материал транспортируется, уплотняется и плавится за счёт трения и внешнего обогрева цилиндра. Температура расплава: PE 180-230 C, PP 200-260 C, PVC 170-200 C.
- Дозирование и гомогенизация: В зоне дозирования расплав гомогенизируется и создаётся стабильное давление (10-40 МПа) для продавливания через фильеру. Качество смешения определяется геометрией шнека (L/D, степень сжатия, наличие смесительных элементов).
- Формование в фильере: Расплав продавливается через формующую фильеру, приобретая нужное сечение (труба, профиль, плёнка, лист). Перепад давления в фильере 5-30 МПа. На выходе происходит разбухание экструдата (die swell) на 5-40% в зависимости от материала.
- Калибровка, охлаждение и отвод: Изделие проходит калибратор (вакуумный или давлением), охлаждающие ванны, тяговое устройство и отрезной станок или намотчик. Длина линии охлаждения может достигать 6-30 м.
💡Совет технологу
При подборе экструдера ключевой параметр -- соотношение L/D шнека. Для стандартных полиолефинов (PE, PP) оптимально 25-30 D. Для ПВХ (термочувствительный материал) -- 20-25 D с пониженной степенью сжатия (1.8-2.5). Окружная скорость шнека не должна превышать 0.5 м/с для предотвращения деградации полимера.
Производительность
Drag flow, pressure flow, обороты шнека, удельная производительность.
Фильера
Перепад давления, скорость сдвига, разбухание экструдата.
Шнек
L/D, степень сжатия, зоны загрузки, сжатия, дозирования.
Охлаждение
Длина ванны, расход воды, тепловой баланс.
Тяговое устройство
Коэффициент вытяжки, допуски, скорость линии.
Себестоимость
Материал, энергия, труд, оборудование -- за метр и за кг.
Ключевые параметры экструзионного процесса
Основные технологические параметры, определяющие качество и производительность экструзионной линии.
Q = Qd - Qp
Производительность одношнекового экструдера складывается из прямого потока (drag flow, пропорционален оборотам и глубине канала) минус обратный поток (pressure flow, пропорционален перепаду давления). Типичная удельная производительность 0.02-0.05 кг/(ч*об/мин*мм D). Окружная скорость шнека 0.1-0.5 м/с.
dP = f(mu, Q, L, geometry)
Перепад давления в фильере определяет качество формования. Для круглого сечения -- уравнение Хагена-Пуазейля, для кольцевого (трубы) и плоскощелевого -- формулы для щели. Типичный перепад 5-30 МПа. Скорость сдвига на стенке 100-2000 с-1. Критическая скорость сдвига вызывает дефект "акулья кожа".
L/D = 20-36, CR = 2-4.5
L/D (отношение длины к диаметру) определяет время пребывания и качество пластикации. Стандартные значения: 25 D для PE/PP, 20-25 D для PVC. Степень сжатия (CR = h_загрузки / h_дозирования): 2.0-3.5 для PE/PP, 1.5-2.5 для PVC. Три зоны: загрузка (40%), сжатие (30%), дозирование (30%).
t ~ s2 / (pi2 * a)
Время охлаждения пропорционально квадрату толщины стенки. Для трубы PE-HD 110x6 мм при скорости 2 м/мин длина ванны составляет около 10-15 м. Используются вакуумные и погружные ванны с циркуляцией воды при 15-20 C. Расход воды 20-100 л/мин в зависимости от производительности.
DDR = A_фильеры / A_изделия
Тяговое устройство обеспечивает постоянную скорость отвода и задаёт степень вытяжки (DDR). Для труб типичный DDR 1.2-2.0. Стабильность скорости (в пределах 0.1-0.5%) критична для соблюдения допусков по толщине стенки. Гусеничные тягачи -- для труб и профилей, барабанные намотчики -- для кабелей и трубок малого диаметра.
C = C_мат + C_энерг + C_труд + C_обор
Структура себестоимости экструзионной продукции: материал 55-75% (основная статья), электроэнергия 8-15%, труд 5-10%, амортизация оборудования 5-15%. Цены полимеров в России: PE-HD 120-170 руб/кг, PP 130-180 руб/кг, PVC-S 90-140 руб/кг. Возврат отходов (регрануляция) снижает потери материала на 60-90%.
Ключевые формулы экструзии
Основные расчётные соотношения для проектирования экструзионного процесса переработки полимеров.
| Показатель | Формула |
|---|---|
| Прямой поток (drag flow) | Qd = 0.5*pi*D*N*h*W*cos(phi) |
| Обратный поток (pressure flow) | Qp = W*h3*dP*sin(phi) / (12*mu*L) |
| Давление в круглом канале | dP = 8*mu*Q*L / (pi*R4) |
| Время охлаждения | t = (s2/(pi2*a)) * ln(4(Tm-Tw)/(pi(Te-Tw))) |
| Степень сжатия шнека | CR = h_загрузки / h_дозирования |
| Разбухание экструдата | D_изд = D_фильеры * B (B = 1.05-1.40) |
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор бережливого производства (Lean)
Расчёты Lean: время такта, OEE, канбан, 5S аудит, SMED, VSM метрики
Калькулятор интересных фактов
Генератор интересных фактов и занимательных вычислений. Для развлечения и расширения кругозора.
Калькулятор научного цитирования и библиографии
Генератор ссылок по ГОСТ Р 7.0.5-2008, APA, Chicago, MLA. Расчёт индекса Хирша, импакт-фактора журнала и РИНЦ-анализ для диссертаций (ВАК).
Калькулятор передаточных чисел (КПП)
Передаточное число, скорость на передачах, обороты двигателя. Для автомобилей, мотоциклов и велосипедов.
Agile Sprint калькулятор: ёмкость спринта, velocity, burndown, оценка задач
Комплексный калькулятор для Agile/Scrum команд. Расчёт ёмкости спринта (capacity), прогноз velocity, burndown-диаграмма, story point оценка по Фибоначчи, планирование релизов (MoSCoW), метрики команды (lead time, cycle time, throughput, WIP, flow efficiency).
Парсер регулярных выражений (Regex Tester)
Онлайн тестер регулярных выражений JS. Проверка Regex паттернов, подсветка синтаксиса, группы захвата и шпаргалка.
Калькулятор ЧПУ (станков с ЧПУ)
Расчёты ЧПУ: G-код, режимы резания, точность, цикл обработки, оснастка, станко-час
Строительный калькулятор
Расчет бетона, кирпича, плитки, крыши и лестниц. Универсальный калькулятор для ремонта и стройки.
Калькулятор теплоизоляции (R-значение, U-значение)
Расчет толщины утеплителя и конвертер R-value ↔ U-value. Таблица теплопроводности материалов (минвата, пенопласт и др).
Калькулятор океанографии
Плотность морской воды, параметры волн, сила Кориолиса, слой Экмана, скорость звука, приливы, геострофические течения.
Калькулятор SaaS-метрик: Unit-экономика, MRR, Churn, Runway
Комплексный калькулятор SaaS-метрик: unit-экономика (CAC, LTV, LTV/CAC, ARPU, ARPPU), метрики выручки (MRR, ARR, Quick Ratio), анализ оттока (Churn, NRR, когорты), метрики роста (Rule of 40, T2D3), воронка конверсий и финансовые прогнозы (runway, burn rate).
Калькулятор счёта за электричество
Стоимость по счётчику. Однотарифный, двухтарифный, трёхтарифный учёт. Тарифы по регионам России 2025.
Калькулятор таможенных пошлин и платежей
Расчёт таможенной пошлины, НДС при ввозе, таможенного сбора для юридических и физических лиц. Параллельный импорт, беспошлинный порог ЕАЭС.
Калькулятор ABSI (индекс формы тела)
Новый индекс формы тела (A Body Shape Index). Оцените риск для здоровья точнее, чем просто по ИМТ.
Генератор паролей (безопасный)
Создать надежный пароль онлайн. Настройка длины, символов. Оценка сложности и энтропии.