Основные параметры неизотермического процесса каландрования

• Автор: Рощупкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 194 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ТЕОРИИ КАЛАВДРОВАНИЯ.

1Л. Характерные черты валковых машин и особенности

систем теплоснабжения валков

1.2. Исследование процесса переработки полимера на

валках валковой машины.

1.2.1. Течение в межвалковом зазоре

1.2.2. Теплообмен на валке

1.2.3. Выводы

1.2.4. Задачи теоретических исследований
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ПОЛИМЕРА В
МЕЖВАЛКОВОМ ЗАЗОРЕ И ТЕПЛООБМЕНА НА ВАЛКАХ ВАЛКОВОЙ МАШИНЫ
2.1. Описание процесса переработки
2.2. Математическое описание процесса переработки .
2.2.1. Математическая модель процесса течения полимера
в межвалковом зазоре с учетом системы теплоснабжения валков.
2.2.2. Температурное поле полимера и валков в межвалковом зазоре при симметричном процессе
2.2.3. Температурное поле полимера и валков в межвал
ковом зазоре при несимметричном процессе течения.
2.2.4. Анализ течения теплоносителя в периферийных
каналах валка
2.2.5. Определение границ зоны деформации полимера
в зазоре
2.2.6. Диссипативная составляющая энергетического
баланса
2.2.7. Математическая модель теплообмена полимера на
2.2.8. Математическая модель теплообмена поверхности
валка с окружающей средой в условиях свободной конвенции
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ВАЛКОВОЙ МАШИНЫ.
3.1. Задачи экспериментальных исследований .
3.2. Экспериментальная установка.
3.3. Контрольноизмерительная аппаратура
3.3.1. Управление температурным режимом валков
3.3.2. Управление приводом валков.
3.3.3. Измерение температур поверхности валков .
3.3.4. Измерение распорных усилий в зазоре
3.4. Методика проведения эксперимента
3.4.1. Подготовка валковой установки к проведению эксперимента .
3.4.2. Тарировка распорных усилий .
3.4.3. Тарировка межвалкового зазора.
3.4.4. Снятие характеристики холостого хода .
3.4.5. Работа в режиме загрузки
3.4.6. Запись рабочих параметров
3.4.7. Определение толщины получаемой плнки
3.5. Обработка экспериментальных данных. ЮЗ
3.5.1. Определение реологических характеристик полимера .
3.5.2. Определение теплофизических характеристик полимера,
воздуха и теплоносителя.
3.5.3. Определение распорных усилий, действующих на
валки.
3.5.4. Определение зоны деформации полимера в зазоре.
3.5.5. Определение средних температур .
3.5.6. Исследование температур поверхностей валков
3.5.7. Исследование изменения температуры полимера в
зазоре валковой машины .
3.5.8. Исследование мощности, потребляемой в межвалковом зазоре
4. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧТА ОСНОВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА КАЛАНДРОВАНИЯ.И
4.1. Исходные данные для расчта.П
4.2. Алгоритм расчта основных параметров процесса
каландрования
4.3. Определение углов рабочих зон валка.П
4.4. Методика расчта диссипативной составляющей
знергетического баланса валка.цд
4.5. Определение энергетического баланса валка цд
4.6. Методика расчта мощности привода валковой
машины.
4.7. Расчт коэффициентов теплоотдачи при граничных
условиях Ш рода Х
4.8. Результаты расчта каландра
5. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Соединительные участки и радиальные каналы для входа и выхода теплоносителя обеспечивают более интенсивный обогрев торцов валка и минимальный перепад температур вдоль его образующей. Наиболее эффективным теплоносителем, используемым для подачи в валки с периферийными сверлениями при температуре переработки до 0. С, является перегретая вода. На более высоких температурах применение данного типа теплоносителя затруднено из-за больших рабочих давлений в коммуникациях (до 3,2 МПа) /, ,,,/. Для нагрева валков до температур более 0. С рекомендуется применять высокотемпературные органические и минеральные теплоносители, которые обеспечивают прогрев до необходимой температуры при атмосферном давлении /,/. В связи с низкой удельной теплоемкостью и необходимостью увеличения скорости циркулирования, применение их на температурах до 0°С нецелесообразно. При выборе теплоносителей данного типа следует учитывать, что некоторые из них взрывоопасны, токсичны, а высокая текучесть требует сложных уплотнительных устройств //. Самыми распространенными являются валки с периферийными сверлениями для подвода теплоносителя. Такие валки имеют меньшие термические напряжения, малую инерционность и лучшую регулировку интенсивности обогрева. Минимальный перепад температур на поверхности валка можно обеспечить путем рационального выбора расхода и температуры теплоносителя в соответствии со свойствами перерабатываемого материала и скоростями каландрования. В таблице 1. Таблица 1. Ь ,мм ! Дс. Изменение хотя бы одного из исходных параметров оказывает существенное влияние на конечный результат. Правильное сочетание всех факторов, влияющих на процесс каландрования, с учетом реального течения полимера в межвалко-вом зазоре и разогрева на валке даст возможность получать высококачественные изделия при максимальном использовании мощности установленного оборудования. В литературе имеется большое количество работ /-/, в которых рассматривается процесс неизотермического течения расплава полимера в межвалковом зазоре. В ряде работ /-,/ авторы применяют раздельное определение скоростных полей при изотермическом процессе с последующим расчетом температурных полей. В некоторых работах /-,-/ сделана попытка совместного решения уравнений движения и энергии. При этом учитывается влияние температуры на изменение вязкости при значительной разности температур в потоке, оказывающей влияние на поля скоростей и температур. В работах /,,,/ учитывается изменение теплофизических свойств материала от температуры. Для всех работ общим является то, что при составлении математической модели предполагается неизменность температуры поверхности валка в процессе каландрования. Авторы // приводят результаты решения уравнения энергии методом конечных разностей. Профиль температуры для симметричного процесса имел два максимума вблизи поверхности валков и минимум в центре потока. Местоположение максимума объясняется тем, что силы сдвига больше вблизи поверхности валков. Расчет распределения температуры в потоке показал возможность избыточного местного нагрева. В работе // приводится аналитическое описание процесса изотермического течения вязкопластичной среды модели Шведова-Бингама в зазоре вращающихся валков переменного диаметра. На основе совместного решения уравнения движения, реологического состояния и неразрывности при заданных граничных условиях получены основные расчетные формулы для определения величины удельного давления, распорных усилий и мощности. Сделан интересный вывод, что применение валков разного диаметра приводит к уменьшению энергосиловых параметров процесса каландрования вязкопластичного полимерного материала и ассимметричному расположению квазитвер-дого ядра в межвалковом зазоре. Полученные данные были бы намного интереснее, если поставленная задача решалась в неизотермическом режиме, соответствующему реальному процессу каландрования. Авторы // рассматривают задачу при стационарном режиме. В результате преобразований и решения данной математической модели на машине БЭСМ-ЗМ методом итерации были выведены аналитические выражения для определения полей скоростей и температур в зоне деформации. Данная работа представляет интерес, т.