交联工艺设计优化.PDFVIP

◆ · 线缆产品 · 华《东电线电缆No．4／2000 交联工艺设计优化 上海电缆J一 赵翠琴 交联I艺已相对成熟。但在实际操作过程中，往往偏面地追求高温高速，以致造成 交联管严重污染，管道堵塞，交联管热辐效率低等负面效应。与此相反，国内不少厂家 也不乏有只强调热延伸数据小之嫌，这样势必以降低生产效率为代价来追求小的热延伸 数据，这是交联[艺中的两个极端。本文拟此及应用计算模拟交联过程，对寻求交联最 佳J艺作一探讨。 传统交联工艺设计中存在的问题 聚乙烯和交联剂之间的反应是一个化学反应过程，在交联剂种类，聚乙烯性能及材 料配比等相同情况下，反应速度则取决于温度和加热时间，但是加热温度应控制在高于 化学交联剂的分解温度和低于聚乙烯分解温度这个范围内。目前国内外普遍采用在氮气 等惰性气体中以电热辐射加热的红外线干式交联工艺，管壁最高温度一般可以达到四百 十度，但是在交联反应过程中电缆表面温度不得超过绝缘分解温度。否则，会造成交 联管严重污染和管道堵塞，电缆的某些性能和质量一般会很快下降。 由于不能直接测量出在交联管中运行的电缆各点温度，传统的交联工艺设计方法主 要是凭经验，其缺点是：一、盲目性大，电缆质量不稳定；二、很难找到工艺控制的最 大佳点。由 【艺的不稳定性而造成废品或电缆的部分性能指标不合格，在生产过程中 屡有发生。冈此，工程师们企图采用计算机来模拟交联这一过程，从而能了解到电缆在 整个交联过程中各点温度分布情况。 采用计算机模拟交联过程应考虑的一些物理参数 利用计算机计算电缆的温度及其交联度，应考虑到影响热交换和电缆内部热梯度的 物理参数： 1、管道手II电缆的几何尺寸； 2．电缆再部分的厚度与所用的材料的性能； 3．电缆备部分随温度变化的热性能； 4．热辐射交换系数，管壁与电缆之间气体的对流速度； f1 ◆ 5．130℃至300℃的不同温度的交联速度。 电缆外部热交换系数是通过一系列的实验测量来确定的。把热电偶插在电缆线芯表 面并与之接触，在交联和冷却过程中记录这些温度，这有助于测试电缆内部的热传导形 式以及电缆外部的热交换系数。 住友电 根据传热模型，提出 下夕U红外线交联的传热计算式： 从加热管内壁向电缆表面辐射的热量为…： ×[T‘／／) Q= 一 (-1-6-6) R(1／ 一11 式中：r一一电缆半径 R——加热管内径 AZ——电缆轴向长度元 — — 玻耳兹曼常数 s——电缆表面热辐射率 TH——加热管内壁温度 Tc——电缆表面温度 加热管内壁及电缆表面同惰性气体流之间的传热量分别为： Q2=2zrRAZhR(TRi-Tni) Q3=2srrAZhr(Tni-Tn) 式中h 体表面的界面膜传热系数 TR1加热管内壁 T电缆表面温度 T惰性气体温度 电缆内部热传导为： 2rcRAZ Q4=(TEl-Tci．1)1nri／ri+1 式中：——交联聚乙烯层导热系数