Стационарные и нестационарные режимы процесса экструзии псевдопластичных сред на одночервячных машинах

• Автор: Горбунов, Денис Борисович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 195 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Характеристика объекта исследования.

1.2. Краткая историческая справка

1.3. Математические модели для определения производительности функциональных зон в стационарном режиме.

1.4. Оценка динамических характеристик одночервячной машины

1.5. Методы оценки реологических свойств полимерных материалов

1.6. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

2.1. Описание экспериментальной установки

2.2. Проведение эксперимента.
2.3. Реологические характеристики модельной среды.
2.4. Построение истинной кривой течения модельной среды
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗОН ОДНОЧЕРВЯЧНОЙ МАШИНЫ В СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ
3.1. Напорная зона.
3.2. Буферная зона.
3.3. Зона питания.
3.4. Расчет мощности, потребляемой червяком.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОЧЕРВЯЧНОЙ
МАШИНЫ.
4.1. Метод расчета и построения переходного процесса
4.2. Оценка адекватности аналитического метода расчета динамических характеристик одночервячной машины по каналу питание напорной зоны производительность машины
4.3. Исследование влияния динамических характеристик напорной
зоны на стабильность работы червячной машины
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
ЭКСТРУЗИИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ.
5.1. Реологические характеристики перерабатываемой смеси
5.2. Описание лабораторного экструдера РЬ V1 ВКАВЕЫОЕЯ
5.3. Статические характеристики лабораторного экструдера РЬ У1 фирмы ВЯАВЕШЕ1Ъ.
5.4. Динамические характеристики лабораторного экструдера РЬ
VI фирмы ВКАВЕЫОЕЯ
Выводы по главе 5.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Математическая модель процесса переработки расплава полимера в напорной зоне была применена для математического описания процесса экструзии резиновых смесей при условии полного заполнения по длине канала червяка материалом. Основанием подобного решения явилась принадлежность по реологическому свойству расплава полимера и резиновой смеси к одному типу сред - к псевдопластикам. Проверка адекватности принятой математической модели экструзии резиновых смесей дала неудовлетворительный результат, так как расхождение между теоретически рассчитанной и экспериментально полученной производительностью одночервячной машины достигало 5% []. Такое расхождение расчетной и экспериментальной производительностей объясняется тем, что процесс переработки резиновых смесей на одночервячных машинах существенно отличается от процесса переработки расплавов полимеров [3, ]. Это отличие заключается в том, что часть канала червяка может быть неполностью заполнена перерабатываемым материалом, поэтому длину нарезной части червяка условно можно разделить на три зоны: питания, буферную и напорную [3]. Напорная зона представляет собой часть канала червяка, полностью заполненного по его сечению перерабатываемым материалом. Под зоной питания понимается часть нарезки червяка под загрузочной воронкой. Буферная зона является промежуточной зоной между зоной питания и напорной зоной. Буферная зона меняет свою длину в зависимости от длины напорной зоны. Наличие буферной зоны делает процесс в зоне питания независимым от процесса в напорной зоне. Как следствие этого, производительность зоны питания, а не производительность напорной зоны, как это было принято ранее, будет однозначно определять производительность червячной машины в целом. Экспериментальное подтверждение неполностью заполненного канала червяка при переработке резиновых смесей приведено в [5]. Однако в [5] рассмотрена только качественная картина переработки резиновых смесей на одночервячных машинах, чего недостаточно для выяснения количественной зависимости длины заполнения канала червяка от технологических параметров процесса экструзии. Вследствие большой производительности современного оборудования, перерабатывающего резиновые смеси в изделия, высокой стоимости как резиновой смеси, так и проведения экспериментальных исследований в производственных условиях, требующих больших затрат времени и материалов, в диссертационной работе для описания процесса экструзии псевдопластичных сред используется метод математического моделирования, под которым понимается “описание явлений, процессов, объектов на математическом языке, то есть с помощью уравнений, логических соотношений” []. Для расчета производительности напорной зоны одночервячной машины разработаны более трех десятков математических моделей. Эти модели являются результатом совместного решения системы уравнений сохранения массы, количества движения и реологического уравнения, учитывающего аномалию вязкости. Для аналитического решения данной системы был сделан ряд допущений - течение считается изотермическим, инерционными силами и силами тяжести пренебрегают. Производительности напорной зоны одночервячной машины. Формующего инструмента. Математические модели напорной зоны (или, как еще принято называть, зоны дозирования) можно разделить на одномерные и со сложным сдвигом. Одномерными принято называть модели, учитывающие только движение перерабатываемого материала вдоль оси винтового канала. В моделях со сложным сдвигом течение перерабатываемого материала в полностью по сечению заполненном канале представляется в виде двух составляющих: поступательной - вдоль оси канала червяка и циркуляционной - в плоскости, перпендикулярной оси канала. Первая одномерная модель разработана Д. М. Мак-Келви для расчета объемной производительности напорной зоны при переработке расплавов полимеров, реологические свойства которых описываются законом Ньютона. Проверка адекватности этой математической модели проведена на одночервячной машине с применением в качестве модельной среды кукурузного сиропа.