ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические представления о механизме работы зоны плавления из "Основные процессы переработки полимеров Теория и методы расчёта" Выше мы говорили, что экструдер можно определить как винтовой насос, прокачивающий материал через дросселирующее устройство — головку. Основной характеристикой такого насоса является зависимость между давлением на выходе и производительностью. [c.239] Хь и Хг— коэффициенты теплоотдачи от корпуса или червяка к расплаву. [c.240] Основное уравнение политропической экструзии получается в результате интегрирования уравнения (V. 135). Такое интегрирование при условии h = onst, t = onst оказывается полностью аналогично интегрированию, выполненному в разделе 11,9 при анализе одномерного неизотермического течения. [c.240] Заметим, что знак, стоящий перед вторым членом знаменателя, определяется направлением потока тепла. Если температура расплава выше, чем температура корпуса, то этот член будет отрицательным если температура корпуса выше температуры расплава, — то положительным. [c.241] Уравнение (У.141) отражает воздействие основных внешних факторов на особенности процесса экструзии. Так, при очень малых значениях коэффициента теплообмена существование перепада температур между корпусом и расплавом не оказывает никакого влияния на коэффициент политропичности и процесс протекает в адиабатическом режиме. Если же а велико, то при малых Н и больших с (когда средняя разность температур положительна) процесс идет с подводом тепла извне, й 1 напротив, если велико и средняя разность температур отрицательна, процесс идет с отводом тепла, к . [c.242] Практически при вычислении коэффициента политропич210сти приходится использовать метод итерации, полагая вначале, что к = , и затем уточняя его значение по формуле (V. 141) или (У.142). [c.242] В действительности изменение производительности не только сказывается на длине зоны плавления, но также влияет и на длину зоны питания. Однако влияние это невелико и в первом приближении им можно пренебречь. [c.243] Из последнего уравнения следует, что величина коэффициента политропичности при постоянной температуре стенок корпуса постепенно уменьшается. Далее очевидно, что если экспериментально определить продольное распредежние температур, то, используя уравнение (У.146) для вычисления к 1), можно рассчитать изменение коэффициента теплообмена а и исследовать процесс теплоотдачи на стенке корпуса. [c.244] При ЭТОМ величина В в случае червяка с постоянной глубиной остается неизменной по всей длине канала. Таким образом, определив значение В по заданной величине расхода, можно определить и значение продольного градиента давлений в любой точке сечения канала. [c.244] Описанный метод расчета давления на выходе из червяка основан на предположении, что сечение винтового канала по всей длине зоны дозирования неизменно. На самом деле это условие почти никогда не выполняется. В особенности это касается предположения о постоянстве глубины зоны дозирования. В большинстве случаев червяки современных экструдеров состоят из двух участков с резко различной глубиной винтового канала, соединенных ступенью сжатия — коротким участком с переменной глубиной винтового канала длиной от половины до одного шага. [c.244] Некоторые экструдеры оснащаются червяком с ярко выраженной зоной плавления, представляющей собой участок червяка с коническим сердечником, располагающийся между зоной питания и зоной дозирования. [c.245] Изменение длины фактической зоны дозирования, вызываемое изменением длины участка плавления, приводит к тому, что реально существующая зона дозирования оказывается образованной двумя участками червяка с различной глубиной винтового канала. [c.245] Очевидно, что если производительность участков канала, расположенных вверх по течению (ближе к загрузочной воронке), оказывается чрезмерно велика, возникающий при этом положительный градиент давления приводит к ее уменьшению. Совершенно аналогично, при недостаточной объемной производительности участка червяка с коническим (или цилиндрическим) сердечником наличие избыточного расхода приводит к возникновению отрицательного градиента давлений. [c.246] По мере продвижения пробки гранул по каналу ее ширина уменьшается и процесс плавления заканчивается в тот момент, когда пробка совершенно исчезает. [c.246] Математическая теория процесса плавления строилась в предположении, что движение материала в зоне плавления можно считать установившимся и что, следовательно, поля скоростей и температур в каждом сечении канала от времени не зависят. Далее предполагалось, что область расплава отделяется от области гранул четкой границей, иначе говоря, что полимер имеет четко выраженную температуру плавления. Дальнейшее упрощение состоит в том, что пробку гранул считают гомогенной, однородной и непрерывной, а поперечное сечение области расплава и пробки прямоугольным (см. рис. У.З). [c.246] При расчете процесса теплопередачи считаем, что толщина слоя гранул бесконечно велика. Это допущение можно считать приемлемым, поскольку коэффициент теплопроводности гранул очень мал. Поэтому температура гранул быстро снижается от температуры поверхности раздела (температура плавления) до температуры слоев пробки, достаточно удаленных от зоны плавления. [c.247] Для дальнейшего упрощения принимаем, что расплав является псевдопластичной жидкостью, и все его физические характеристики за исключением коэффициета консистенции не зависят от температуры. [c.247] Д — эффективная вязкость при градиенте скорости Дий/б. [c.248] Это уравнение материального баланса определяет зависимость между толщиной слоя расплава, скоростью движения пробки и шириной пробки. [c.249] С уменьшением X значения б и со уменьшаются пропорционально корню квадратному из X. Следовательно, обе эти величины максимальны в начале зоны плавления, когда X = Х , и убывают до нуля в ее конце, где X = 0. [c.249] Вернуться к основной статье