Ursprünglicher Ansatz

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Ursprünglicher Ansatz

Schmelzebereich

Die Leistung kann in Zonen konstanter Geometrie durch:

$$P_1 = \left\{v_{0z}^{1+n}[C_z^2 + \tan(\varphi_z) C_z^1]^{\frac{n-1}{2}} C_z + v_{0x}^{1+n}[C_z^2 + \cot^2(\varphi_z) + C_x]^{\frac{n-1}{2}} C_x\right\}$$

berechnet werden. Je nach Größe von $y$ berücksichtigt die Gl. eine reine Schmelzezone ($y = 0$) oder den Schmelzewirbel in der Aufschmelzzone ($0 < y < 1$).

Zusätzlich wird der Radialspalt durch:

$$P_2 = \frac{K(T_z)e_{max}\Delta z v_{0z}^{1+n}}{s_R^n} \{1 + \tan^2(\varphi_z)\}^{\frac{n+1}{2}} k$$

miteinbezogen. Die Gleichung setzt eine reine Schleppströmung über dem Radialspalt voraus.

Aufschmelzbereich

Die Aufschmelzzone wird in zwei Bereiche aufgeteilt: Schmelzefilm an der Zylinderwand mit unterlagertem Feststoffbett der Breite $b \cdot y$.

$$P = \int_0^z \int_{-\frac{b_{max}}{2}}^{+\frac{b_{max}}{2}} (\tau_{0x} r_{0x} + \tau_{0z} r_{0z}) dx \, dz$$

Für den Schmelzefilm sind die Schubspannungen in Anlehnung an [3] durch:

$$\tau_{0x} = K(T_{Fl}) \left(\frac{v_{rel}}{\delta}\right)^{n-1} \frac{v_{0x}}{\delta}$$

$$\tau_{0z} = K(T_{Fl}) \left(\frac{v_{rel}}{\delta}\right)^{n-1} \frac{v_{0z} - v_{Fz}}{\delta}$$

zu ersetzen. Dabei wird die Relativgeschwindigkeit des Schmelzefilms $v_{rel}$ mit:

$$v_{rel} = \sqrt{(v_{0z} + v_{Fz})^2 + v_{0x}^2}$$

gebildet. Es folgt für die Leistung:

$$P_3 = \frac{K(T_{Fl})\bar{b}y\Delta z v_{rel}^{n-1}}{n} (v_{0x}^2 + (v_{0z} - v_{Fz})v_{0z})k$$

Voraussetzung dieser Schreibweise ist die Annahme einer reinen Schleppströmung im Schmelzefilm.

Schmelzewirbel

Je nach Größe von $y$ berücksichtigt

$$P_1 = \left\{v_{0z}^{1+n}[C_z^2 + \tan^2(\varphi_z) C_z^2]^{\frac{n-1}{2}} C_z + v_{0x}^{1+n}[C_z^2 + \cot^2(\varphi_z) + C_x]^{\frac{n-1}{2}} C_x\right\} \frac{K(T_{FI})\bar{b}(1 - y)\Delta z}{n} k$$

eine reine Schmelzezone ($y = 0$) oder den Schmelzewirbel in der Aufschmelzzone ($0 < y < 1$).

Die Summation der einzelnen Leistungen in den unterschiedlichen Funktionsbereichen und -zonen ergibt den Leistungsumsatz im Verfahrensteil der Maschine.

$$P = \sum (P_1)_i + \sum (P_2)_i + \sum (P_3)_i$$

Bezogen auf den Massedurchsatz ergibt sich der spezifische Energieeintrag im Verfahrensteil. Der spezifische Energieeintrag ist eine häufig verwendete Kenngröße für die Beurteilung eines Prozesses und berechnet sich für das Verfahrensteil nach:

$$S_{Ve} = \frac{P}{\dot{m}}$$

und ist proportional zu dem Produkt aus: $\overline{\eta \dot{\gamma}^2} t$ bzw. proportional zu dem Produkt aus: $\overline{\tau \dot{\gamma}} t$.

Das Schneckendrehmoment, als Größe für die Auslegung der mechanischen Festigkeit der Schneckenschäfte ergibt sich aus der Gesamtantriebsleistung über die Gleichung

$$M_d = \frac{P_{ges}}{4n_D x}$$

Das Schneckendrehmoment ist hierbei auf eine Schnecke bezogen.

grundlagenhandbuch/drehmoment_und_antriebsleistung/urspruenglicher_ansatz.1770058146.txt.gz · Zuletzt geändert: 2026/02/02 19:49