|
|
|
Главная --> Справочник терминов Экструзии полиэтилена 10.12. Спиральный экструдер. Спиральный гребень высотой Н помещен на плоский неподвижный диск (рис. 10.46), в результате чего образуется спиральный канал шириной W. Эта конструкция накрыта вращающимся диском. Ввод и вывод осуществляются через неподвижный диск, как показано на рисунке. Постройте математическое описание изотермической экструзии ньютоновской жидкости. Изотермическая модель экструзии ньютоновской жидкости для червяка с постоянной глубиной канала Уравнение (12.1-3) можно представить графически в виде зависимости объемного расхода Qs от перепада давления Д/V Такие графики, называемые характеристиками червяка, представлены на рис. 12.3, Точка пересечения с осью ординат определяет величину расхода вынужденного течения, а точка пересечения с осью абсцисс—величину максимального давления при закрытом выходе. В случае изотермической экструзии ньютоновской жидкости при отсутствии утечки характеристики червяка представляют собой прямые линии с отрицательным наклоном: —(WHa/\2y,) (sin 8/L) Fp. Рис. 12.3 12.3. Модель червячной экструзии ньютоновской жидкости в изотермических условиях. Предполагая, что глубина мелких каналов постоянна и зазор между гребнем червяка и поверхностью цилиндра незначителен, используйте уравнение (12.1-3) для получения выражения: 1) максимального увеличения давления при закрытом выходе; 2) оптимальной глубины канала для максимального увеличения давления при данном расходе; 3) оптимальной глубины канала и оптимального угла подъема винтового канала червяка для получения максимального расхода при постоянной скорости вращения червяка (предполагая, что расход через головку описывается уравнением Q = Kd (ДР/ц.); глубины канала для минимальной скорости вращения червяка при данном расходе; 4) чему равно отношение Q/Qd в п. 2? Распределение скоростей в случае экструзии ньютоновской жидкости. Поступательный поток Выведенные выше уравнения политропической экструзии носят наиболее общий характер. Все известные математические модели экструзии могут быть получены из них введением соответствующих ограничений. Так, принимая в уравнениях (V.76) и (V.140) k = О и п = 1, получим известную изотермическую модель экструзии ньютоновской жидкости. Полагая k = 1 и п = 1, получим известную адиабатическую модель экструзии ньютоновской жидкости1. Наконец, полагая п = 1, a k =f 1, получим политропическую модель экструзии ньютоновской жидкости. Политропическая модель экструзии ньютоновской жидкости. Основные зависимости Используя изотермическую модель экструзии ньютоновской жидкости, Кирби сопоставляет влияние угла подъема винтового канала на величину производительности зоны питания (сплошные кривые на рис. V.57) и дозирования (пунктирная кривая на рис. V.57). Сопоставление этих кривых показывает, что существует область значений угла ф, в пределах которой производительность зоны питания превышает производительность зоны дозирования. Дальнейшее же увеличение угла подъема винтового канала за предел ф = 22° 48' приводит к тому, что производительность зоны дозирования оказывается больше, чем производительность зоны питания. Это означает, что при работе в области ф ^ 22° 48' канал червяка на участке зоны дозирования не будет целиком заполнен расплавом, поскольку находящийся в зоне дозирования расплав будет выдавливаться червяком значительно быстрее, чем поступать из зоны питания. Динамическая модель политропической экструзии ньютоновской жидкости (периодические флуктуации) Если расплав перерабатываемого материала обладает свойствами ньютоновской жидкости, то можно воспользоваться математической моделью политропической экструзии ньютоновской жидкости [уравнения (V.217)— (V.220)]. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ В СЛУЧАЕ ЭКСТРУЗИИ НЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ. ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ ПОТОК При изучении экструзии полиэтилена было обнаружено, что структура полимера в поперечном сечении неодинакова. Ближе к оси перемещаются макромолекулы, ориентированные в потоке. У стенок, где тепловые потери больше и температура ниже, происходит перемещение надмолекулярных образований в виде плоскостей, сегменты в которых ориентированы перпендикулярно течению. С увеличением градиента скорости возрастают силы внутреннего трения и происходит разрушение упорядоченных групп макромолекул, что приводит к уменьшению размеров перемещающихся частиц и падению эффек^ тивной вязкости. Проверку полученных зависимостей проводили, обрабатывая экспериментальные данные, полученные при экструзии полиэтилена и поливинилхлорида в экструдерах с червяками диаметром 50 и 63 мм. Вязкость полимера рассчитывалась при средних значениях скорости сдвига и температуры в пристенном слое расплава. мостью коэффициента трения (например, таких, как полипропилен) требуется применение специальных конструктивных ухищрений (например, пазы на внутренней поверхности корпуса и т. п.). Сравнение приведенных зависимостей для полиэтилена высокого (рис. V.23, а) и низкого давления (рис. V.23, в) показывает, что максимальная величина коэффициента трения у полиэтилена ВД достигается при гораздо меньшей температуре. Это заставляет при экструзии полиэтилена НД повышать температуру первой зоны обогрева экструде-ров по сравнению с температурой, типичной для переработки полиэтилена ВД. сведения о колебаниях температуры расплава, наблюдавшихся при экструзии полиэтилена BD (на трех различных червяках) и поливинилхло-рида (на одном червяке) *. ченные при экструзии полиэтилена ной пульсации lg я (Т) от соответст-высокого давления на трех раз- вующего расчетного значения лога-личных червяках (0) и поливинил рифма относительной скорости пуль-хлорида(»). г ч . F J Рис. XI.4. Зависимость прочности связи от температуры экструзии полиэтилена в системе полиэтилен —целлофан [44]: Проверку полученных зависимостей проводили, обрабатывая экспериментальные данные, полученные при экструзии полиэтилена и поливинилхлорида в экструдерах с червяками диаметром 50 и 63 мм. Вязкость полимера рассчитывалась при средних значениях скорости сдвига и температуры в пристенном слое расплава. и высокой плотности (рис. VH1.22, в) показывает, что максимальное значение коэффициента трения у полиэтилена низкой плотности достигается при гораздо меньшей температуре. Это заставляет при экструзии полиэтилена высокой плотности повышать температуру первой зоны обогрева экструдеров по сравнению с температурой, типичной для переработки полиэтилена низкой плотности. Типичный пример такого расчета поверхностной температуры и давления в пробке для экструзии полиэтилена низкой плотности представлен на рис. VIII. 25. Видно, что и давление (кривая /), и температура (кривая 2) растут экспоненциально. Кривые 3 и 4 относятся к изменению давления и температуры при экструзии политрихлорфторэтилена, обладающего меньшим коэффициентом трения, но более высокой температурой плавления. Соответственно выделяется меньше тепла, что приводит к более медленному Рис. VIП. 67. Сопоставление средней амплитуды случайных пульсаций темпера-ауры с расчетным значением критерия устойчивости (относительная скорость пульсации производительности); приведены экспериментальные данные, полученные при экструзии полиэтилена низкой плотности (О) и поливинилхлорида (•). давшихся при экструзии полиэтилена низкой плотности (на трех различных червяках) и поливинилхлорида (на одном червяке). В процессе экструзии изменялись все параметры: заданный температурный режим, частота вращения червяка и давление на выходе. Для каждого приведенного в указанных работах амплитудного значения пульсаций температуры рассчитывалось значение критерия устойчивости. Полученные результаты представлены на рис. VIII. 67 в виде зависимости логарифма экспериментально определенного значения относительной пульсации \gn(T) от соответствующего асчетного значения логарифма относительной скорости пульсации MQ)- Несмотря на довольно значительный разброс, очевидно, что между относительной скоростью пульсаций и фактическими амплитудными значениями колебаний температуры существует совершенно явная корреляция, которая подтверждает справедливость приведенного рассмотрения.  Электронная микрофотография Электронной конфигурации Электронной промышленности Эффективное перемешивание Электронного излучения Электронном микроскопе Электронно микроскопическим Эффективное взаимодействие Электронную плотность |
- |
Навигация