Математическое моделирование движения неньютоновских сред в каналах кольцевого сечения с учетом диссипации энергии

• Автор: Амзин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 252 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕЧЕНИЯ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ В

КАНАЛАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ

1.1 ОБЗОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ВЯЗКИХ МАСС

1.2 УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ И ТЕПЛОПЕРЕНОСА

ДЛЯ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

1.3 ОСНОВНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

НЕНЬЮТОНОВСКИХ СРЕД

1.4 АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕЧЕНИЯ

И ТЕПЛОПЕРЕНОСА ВЯЗКИХ СРЕД В КАНАЛАХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1.5 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСТРУЗИИ ВЯЗКОЙ НЕНЫОТО1ЮВСКОЙ ЖИДКО
СТИ В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ С УЧЕТОМ ДИССИПАТИВНОГО РАЗОГРЕВА
2.1 СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ ТЕ
ЧЕНИИ НЕНЫОТОНОВСКой ЖИДКОСТИ в КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ С УЧЕТОМ ДИССИАЦИИ
2.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ ЕНЬ
ЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ В КАНАЛЕ КОЛЬЦЕВОГО СЕЧЕНИЯ
2.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ ДЛЯ ТЕЧЕНИЯ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ
2.3.1 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ СРЕДЫ В РАМКАХ
РЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОСТВАЛЬДАДЕВИЛЛЯ
2.3.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКО 1ЛАСТИЧНОЙ СРЕДЫ В РАМКАХ РЕОЛО ГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БАЛКЛИГЕРШЕЛЯ
2.4 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕЧЕНИЯ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАК ТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ
2.4.1 ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОЙ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ СРЕДЫ ОПИСЫВАЕМОЙ РЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕ ЛЬЮ ОСТВАЛЬДАДЕВИЛЛЯ
2.4.2 ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОПЛАСТИЧНОЙ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ СРЕДЫ ОПИСЫВАЕМОЙ РЕОЛОГИ ЧЕСКОЙ МОДЕЛЬЮ БАЛКЛИГЕРШЕЛЯ
2.5 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ВТО
РОИ ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА В КАНАЛЕ
КОЛЬЦЕВОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ НА
ПОРНОМ ТЕЧЕНИИ ВЯЗКОЙ СРЕДЫ ОСТВАЛЬДАДЕВИЛЛЯ В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ НА ТЕПЛОПЕРЕНОС В КАНАЛЕ ПРИ 9 ТЕЧЕНИИ ВЯЗКОЙ СРЕДЫ
3.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОС А ПРИ НАПОРНОМ ТЕЧЕНИИ ВЯЗК ЛАСТИЧНОЙ СРЕДЫ ЬАЛКЛИГЕРШЕЛЯ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.4 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ НА ПРОЦЕСС ТЕПЛОПЕРЕНОСА В КАНАЛЕ ПРИ ТЕЧЕНИИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНОЙ СРЕДЫ
3.5 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК I ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ В КОЛЬЦЕВОМ КАНАЛЕ
4.2 ПРИМЕР РАСЧЕТА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА 1 ЭКСТРУЗИИ ВЯЗКИХ НЕНЬЮТОНОВСКИХ СРЕД
4.3 ПРИМЕР РАСЧЕТА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА
ЭКСТРУЗИИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ НЕНЬЮТОНОВСКИХ СРЕД БАЛКЛИГЕРШЕЛЯ
4.4 ВЫВОДЫ К ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ и РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Продавливаясь по каналу червяка материал разогревается за счет теплоты, выделяемой вследствие диссипации энергии и подводимой от внешних источников, пластифицируется и равномерно подается в виде гомогенного расплава к формующей головке , , 0. После этого гомогенизированный расплав под остаточным давлением Р 5 МПа продавливается через формующие щели, и приобретают определенный профиль. Схемы и конструкции некоторых профилирующих головок для получения трубных заготовок показаны на рис. Рис. На рис. Основной наружной ее частью является корпус 1, с цилиндрической полостью, двумя переходными коническими участками и со сменным мундштуком 2, который можно радиально перемещать с помощью котировочных болтов 3. Основной внутренней деталью является дорн 4. Дорн устанавливается в держателе 5 и снабжается сменной насадкой 6. Проблема формующего инструмента такого типа заключается в конструкции дорнодержателя, точнее в объединении потоков расплава, получившихся в результате деления дорноднржателем, без видимых швов. Имеются конструкции, когда дорн крепится непосредственно к корпусу головки, при этом ось мундштука оказывается под углом к оси шнека. В конструкции головки, показанной на рис. Здесь дорн удлинен, его выступающая часть охлаждается водой и служит калибром внутреннего диаметра выпускаемой трубы. В данной конструкции устраняется рассечение потока дорнодержателем, однако появляется двукратный поворот потока на . Рис. В производстве объемных изделий методом экструзии с раздувом часто применяют головки с одновременной выдачей нескольких трубных заготовок. Рис. Расплав полимера выходит из экструдера и с помощью золотникового клапана распределяется по двум угловым головкам. Распределение потока по ширине кольцевого зазора осуществляется перемещением мундштука с помощью регулировочных болтов. Основными дефектами, возникающими при экструзии зруб из полимерных материалов изза перегрева расплава, несоблюдения температурного режима, несоответствия температурноскоростных характеристик процесса экструзии или неравномерного распределения температуры в сечении головки являются потемнение поверхности полимера, низкая механическая прочность, среднее значение толщины трубы больше или меньше заданного, разнотолщинность по сечению. Для непрерывной переработки гранулированных материалов в однородный расплав применяются одночервячные и двухчервячные прессы, основные параметры и размеры которых регламентируются ГОСТ 3 Прессы червячные для переработки термопластов и ОСТ Прессы двухчервячные. Параметры и размеры, . В таблицах 1. ЧП 5x 5 . Таблица 1. Е 2. Е 2. Е 2. Е 2. Процессы по переработке резиновых смесей несколько отличаются от процессов по переработке полимеров. Главными особенностями здесь являются различие физикомеханических свойств, поведение и температурные режимы переработки резины. Основными дефектами, возникающими при изготовлении резинотехнических изделий является их пористость и преждевременная подвулканизация , . Это объясняется тем, что при экструзии резиновых смесей диссипация механической энергии происходит более интенсивно, и поэтому соблюдение температурного режима в процессе шприцевания является одной из важнейших задач при проектировании и расчете оборудования. Известно , , , , , , , 0, что для описания процессов течения любых сред используются уравнения, которые вытекают из фундаментальных уравнений движения, неразрывности и энергии , , , 5, 0, 1, 0. Эти уравнения математически описывают основные физические принципы, не учитывая природу жидкости , 0. Г время вектор скорости. В цилиндрической системе координат г, р, уравнение 1. У рС 0. Если жидкость несжимаема р , то 0. V iv . В проекциях на оси цилиндрической системы координат г, р, г уравнение движения 1. Ь ,. Ц. С. Г Сф г
Р
а 1 ди, ц 1 . Тогда, подставляя 1. При решении задач теплопереноса обычно переносом тепла диффузионной теплопроводностью пренебрегают. Пренебрегают также переносом за счет диффузии и работой сил диффузии . В этом случае при постоянном коэффициенте теплопроводности А.