|
|
|
Главная --> Справочник терминов Максимальных температур Здесь cra — «кажущийся предел прочности при растяжении», который получается при экстраполяции ЛПН до т = 0. Действительный предел прочности при растяжении слипшегося сыпучего материала может быть измерен, и обычно он меньше, чем cra [4]. Значение напряжения сдвига при а = О называется коэффициентом слипания (когезии): с = ста tg р\ Он отражает величину сил адгезии в системе частиц, которые необходимо преодолеть, чтобы началось скольжение. Неспособность противостоять сдвигу (движение сыпучего материала) наступает тогда, когда в определенном направлении местные напряжения сдвига (как это следует из круга Мора) превышают предел сдвиговой прочности материала в данном месте. Следовательно, повреждение в некоторой точке не обязательно произойдет В плоскости максимальных напряжений сдвига, проходящей через Вальцы — это эффективный диспергирующий смеситель. Как отмечалось в разд. 11.5, при диспергирующем смешении разрушение агломератов происходит при достижении некоторого критического напряжения сдвига. Из гидродинамического анализа вальцевания, приведенного в разд. 10.5, следует, что частицы жидкости в зависимости от их радиального положения в зазоре между валками подвергаются различным максимальным напряжениям сдвига. Поэтому количественная оценка диспергирующего смешения требует описания функции распределения максимальных напряжений сдвига. Поясним это следующим примером. Пример 11.6. Функция распределения максимальных напряжений сдвига для двухвалковых вальцов с одинаковыми радиусами и скоростями вращения валков. Функция распределения максимальных напряжений сдвига F (тт) определяется долей полимера, выходящего из зазора вальцов, характеризующейся максимальным напряжением сдвига, равным или меньшим тт (см. разд. 7.12). Из уравнения (10.5-19) следует, что максимальное напряжение сдвига вдоль любой линии тока достигается при р = р2, если ра > —У~\ + 2Х2, и при р -_• —1/1 + 2Х2, если р2 <—jAl + 2Х2. Следовательно, распределение напряжений сдвига по зазору в сечении максимальных напряжений имеет вид: Для практического использования функции распределения максимальных напряжений сдвига нужно с помощью уравнения (11.6-19) рассчитать критический уровень напряжения сдвига, необходимый для разрушения агломератов. Это и будет величина тт в выражении (11.8-7). Определим далее объем полимера, подвергающегося воздействию максимального напряжения сдвига, которое ниже критического уровня, и подставим его вместо F (тт) в (11.8-7). Подставив ттах из (11.8-4) в (11.8-7), получим одно выражение со следующими переменными: Я, u, U и Н0. Переменная Я, как было показано ранее, определяется общим объемом полимера на валках с одинаковым радиусом R и зазором Я0. Если температура постоянна (а значит, вязкость [I тоже постоянна), то остается одна неизвестная переменная U. Если величина U окажется слишком большой, то можно либо уменьшить F (тт), многократно пропуская полимер через зазор вальцов и подвергая его каждый раз перемешиванию за'счет подрезки и пропускагмежду валками, либо подобрать новую величину зазора Я„ (что приведет к изменению Я), либо, наконец, изменить температуру вальце вания и, следовательно, изменить вязкость ц. Рис. 11.18. Функция распределения максимальных напряжений сдвига в зазоре двухвалковых вальцов для ньютоновской жидкости: Пример 11.7. Гидродинамический анализ простого смесителя закрытого типа Если для высокоэффективного диспергирующего смесителя главное значение имеет функция распределения максимальных напряжений сдвига, то для смесителя, в котором осуществляется экстенсивное смешение, важна функция распределения деформаций. В обоих случаях важным фактором конструкции смесителя является потребляемая в зазоре смесителя мощность. В настоящем примере, однако, рассмотрены только максимальные и средние значения напряжений. Зависимость отношений максимального и среднего значений напряжения сдвига, рассчитанных из (11.9-6), (11.9-8) и (11.9-9), к напряжению сдвига в вынужденном течении от величины К. иллюстрирует рис. 11.21. Видно, что первое отношение линейно возрастает с увеличением К, а второе — сначала плавно снижается с увеличением К, до значения 1/3 (нулевое напряжение сдвига у движущейся пластины), а затем начинает увеличиваться. Отсюда следует, что большие значения максимальных напряжений сдвига можно получить при небольших длине и ширине зазора (низкие значения IIL и Л/Я). Зависимость среднего значения напряжения сдвига от величины llL имеет более сложный характер. Так, при уменьшении зазора среднее значение напряжения сдвига увеличивается, поскольку напряжение сдвига в вынужденном течении обратно пропорционально величине Л. Кроме того, следует учитывать еще два важных фактора, влияющих на течение в зазоре, а именно изменение вязкости расплава с изменением скорости сдвига и температуры. Повышение скорости сдвига на суженном участке канала приводит к снижению эффективной вязкости, что лишь в незначительной степени компенсируется увеличением К. Если вязкость сильно зависит от температуры, то картина течения может полностью измениться. Булен и Колвелл [28 ] показали, что если скорости Va соответствует некоторое среднее значение приращения температуры, то среднее значение напряжения сдвига вначале быстро повышается до максимума, а затем при дальнейшем повышении скорости сдвига напряжение постепенно снижается вместо того, чтобы линейно расти с увеличением скорости сдвига, как предсказывает теория. тт> ттах — максимальное напряжение сдвига, действующее вдоль линии тока в вальцах и наибольшее из максимальных напряжений сдвига (11.8-4); -Ценную информацию о процессах, протекающих в полимере при вытяжке, можно получить с помощью метода изометрического нагрева (см. гл. I). По диаграммам изометрического нагрева (ДИН) можно установить условия вытяжки, так как между формой кривых и механическими свойствами полимера существует определенная связь. Метод изометрического нагрева является обратным по отношению к методу термомеханических кривых. Если при снятии последних поддерживается постоянным напряжение и регистрируется развитие деформации при постоянном повышении температуры, то метод изометрического нагрева предусматривает регистрацию внутренних напряжений, возникающих при постепенном нагреве образца при постоянной деформации растяжения. При этом, если вначале образец не был нагружен, то при некоторой температуре в нем начинает развиваться растягивающее усилие. Оно достигает максимума и затем постепенно падает (рис. VI. 4). Форма диаграмм изометрического нагрева существенно зависит от режима вытяжки-(кратности, скорости и температуры). С увеличением кратности вытяжки величина максимальных напряжений на ДИН возрастает (рис. VI.4,а). Для полимеров с достаточно высокой температурой размягчения (таких, как полиметилметакри-лат), кроме того, смешается в сторону низких температур начало роста напряжений (рис. VI.4, г). Увеличение скорости вытяжки при постоянных кратности и температуре вытяжки приводит к увеличению максимального напряжения <тмакс и к уширению максимума (рис. VI. 4, б). С повышением температуры вытяжки при постоянных кратности и скорости вытяжки максимальное напряжение сгмакс уменьшается, а максимум уширяется. В отдельных случаях возникает даже плато (рис. VI.4,в). Вид этих диаграмм тесно связан с силовым режимом предварительной вытяжки: Оказалось, что долговечность серийного полиметилметакрила-та° при циклических испытаниях совпадает с расчетной только в области малых долговечностей или в области больших максимальных напряжений з2. В области малых а2, представляющих наибольший интерес для практики, долговечность на один-два порядка ниже расчетной. Зтот результат показывает, что применяемый метод не всегда пригоден для расчета долговечности пластмасс при циклических иагружениях и необходим еще учет специфических явлений, которые вносит сама цикличность нагружения. Некоторые из них разобраны в работах9 и подробно рассматриваются ниже. Непосредственное использование некоторых методов плавления сталкивается с серьезными трудностями. Рассмотрим это на примере плавления с перемешиванием. Попытка расплавить в нагреваемом сосуде загруженные в него полимерные гранулы приведет, вероятно, к частичному разложению полимера и получению неоднородного расплава с многочисленными включениями газовых пузырьков, Кроме того, эта безуспешная попытка требует еще и много времени. Причины неудачи заключены в физических свойствах полимеров. Особенно большую роль играет низкая теплопроводность полимеров. Кроме того, термическая нестабильность, как видно из рис. 9.1, сильно снижает значения максимальных температур, при которых полимеры еще могут существовать, и допустимую продолжительность воздействия повышенных температур. Из рисунка следует, что Рис. 16.10. Продольное распределение максимальных температур ( - ) и температуры в центре сечения ( --- ), рассчитанное для двух значений я (р — безразмерная продольная координата). Расчет производился для каландра со следу ющими характеристиками: R = 15 см; На = 0,025 см; U = 40 см/с; Я = 0,48; р = 1 г/см3; Ср = 2,11 Дж/(г-К); k = 1,7-значения п. в реакторе (для многозонного реактора — по максимальной из температур в каждой из зон реактора). Выбор максимумов для каждой зоны реактора осуществляется в блоке 11. Коррекция давления по температуре 12 осуществляется при превышении какой-либо из максимальных температур своего максимального значения. В АСУ „Полимир" качественные показатели полимера (ПТР и плотность) определяются по математическим моделям, работающим в реальном масштабе времени. Модель для расчета плотности полимера представляет собой нелинейное алгебраическое уравнение, отражающее зависимость плотности получаемого полимера от давления, характерных показателей температурного профиля в реакторе (площадей под эпюрой температуры и значений максимальных температур по зонам), концентрации пропана в реакторе. Коэффициенты уравнения были найдены экспериментально с помощью методов нелинейной регрессии и периодически уточняются, по результатам лабораторных анализов получаемого продукта. С помощью такой сравнительно простой модели удается с достаточной для практики точностью рассчитывать по результатам измерений указанных выше параметров плотность во всем диапазоне ее изменения при получении различных марок полиэтилена. Заштрихована область максимальных температур. имеет место образование зоны максимальных температур вблизи термостатиру- характеризуется областью максимальных температур в центре потока при от- Расчет максимальных температур резиновой смеси и охлаждающей Расчет максимальных температур резиновой смеси стационарной завершающей стадии 'процесса расчет максимальных температур смеси Т™?* и теплоносителя (хладоагента) Т™ах [36] расчет максимальных температур 141 — 144  Медицинской экспертизы Магнитного резонанса Медленная перегонка Медленное добавление Медленного изменения Медленном добавлении Медленном прибавлении Меервейна перегруппировка Механическая пластикация |
- |
Навигация