ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Смесительное воздействие при экструзии из "Основные процессы переработки полимеров Теория и методы расчёта" Процесс экструзии по своей природе неразрывно связан с процессом смешения. Получить однородный в температурном отношении расплав, свободный от непроплавленных частиц, можно только при условии тщательного эффективного перемешивания находящегося в червяке материала. Более того, очень часто червячные экструдеры применяются в качестве смесителей непрерывного действия для введения красителей или различных структурирующих добавок непосредственно в процессе переработки полимеров. Поэтому представляет интерес рассмотреть работу экструдера с позиций теории ламинарного смешения, сформулированной в гл. IV. [c.272] Общим недостатком, присущим работам является игнорирование аномалии вязкости экструдируемого материала, существование которой приводит к существенному искажению поля скоростей как поступательного, так и циркуляционного течений. [c.272] Излагаемый ниже подход свободен от этого недостатка и позволяет получить математическую модель процесса смешения, обладающую более высокой степенью адекватности. [c.272] Приведенный в разделе .2 анализ картины движения материала в червяке показывает, что каждый элемент потока участвует одновременно в двух движениях — поступательном и циркуляционном. В результате итоговое движение совершается по спирали, шаг которой зависит от величины продольного градиента давления (уменьшается с его возрастанием). [c.272] Величину деформации сдвига, которой подвергается каждый элементарный объем проходящего через червяк материала, можно определить, рассчитав отдельно деформацию сдвига в поступательном и циркуляционном течении. Принимаем, что деформация элементарного объема в том и другом случаях равна произведению средней скорости сдвига на соответствующее значение времени пребывания эле-ментарного объема в деформируемом состоянии. [c.273] Любой элемент потока участвует в винтовом движении и поэтому последовательно оказывается то в верхней, то в нижней области. Находясь в нижней области, он перемещается в отрицательном направлении оси находясь в верхней области — в положительном направлении оси х (см. [c.273] Из уравнения (V.222) видно, что зависимость Па от iii однозначно определяется величиной индекса течения. Графики зависимости i]2 = /(t)i), рассчитанные численным методом, представлены на рис. V.27. [c.273] Из уравнения (V.227) видно, что для данного п значение b однозначно определяется величиной r i. Номограмма зависимости b от ц для 1 /г 8 приведена на рис. V.28. [c.274] Из уравнения (У.229) следует, что величина средней скорости зависит от трех параметров безразмерной координаты величины индекса течения /г и величины В, поскольку г)о является функцией В. [c.275] Из выражения (У.230) видно, что продолжительность пребывания элементов потока в канале зависит от их исходного положения. Быстрее всего проходят через экструдер элементарные объемы, первоначально расположенные в центральной области канала. Для элементов потока, расположенных у границ винтового канала (г]1 = О или 2 = 1), продолжительность пребывания в экструдере оказывается очень велика. [c.275] Уравнения (У.237) и (У.239) позволяют определить деформацию сдвига элементарного объема в зависимости от его первоначального расположения и с учетом влияния режима и свойств материала. Однако влияние каждой из этих деформаций на уменьшение исходной неравномерности неодинаково. [c.277] В разделе 1У.З подробно изложено влияние исходной ориентации ингредиентов на величину смесительного воздействия, оцениваемого по уменьшению ширины полос. Анализируя с этих позиций процесс течения в винтовом канале, легко убедиться, что периодическая переориентация имеет место только в циркуляционном течении. [c.277] Рассмотрим для этого последовательные положения элемента в верхней и нижней области (рис. У.29, а). Пусть АВСОЕРОН — это исходное недеформированное состояние элемента, а А В С О Е РЮ Н — тот же элемент после деформации в результате движения в верхней области. Видно, что толщина полос уменьшилась, но одновременно уменьшился и угол Хх, определяющий ориентацию поверхности раздела относительно направления деформации сдвига. [c.277] При дальнейшем движении рассматриваемый элемент попадает в пристенную область, в которой направление движения изменяется (движение вдоль оси у). При этом линия тока с координатой г 2 Н, на которой первоначально располагается грань ВЕРС, переходит в линию тока с координатой т)ц/г (рис. У.29, б) линия тока с координатой Лаа/г, совпадающая с гранью АООН, переходит в линию тока с координатой 1112/г. [c.277] Из уравнения (У.222) следует, что при таком переходе расстояние между соседними линиями тока увеличивается. Следовательно, косоугольный параллелепипед A B D H E F G с высотой АВ переходит в зеркально отображенный параллелепипед С1 1ои1Д111ви1рп1] 111(ЗП1Е111 существенной особенностью которого является большая высота. Вследствие несжимаемости полимера такая деформация сопровождается дальнейшим уменьшением толщины полосы. [c.277] Попадая в придонную область канала элемент может оказаться ниже или выше поверхности нулевых напряжений сдвига (координата се Уоа, = Лоц/г)- В первом случае вследствие двух поворотов ориентация элемента изменяется так, что, двигаясь в нижней области и деформируясь в прежнем направлении, он как бы вновь выпрямляется. При этом угол а , определяющий ориентацию поверхности раздела, вновь увеличивается. [c.277] Если не учитывать существование деформации сдвига в направлении оси 2, то рассматриваемый элемент должен был бы в какой-то момент вновь превратиться в прямоугольный параллелепипед (см. [c.277] Сдеформированный в направлении оси г элемент, вернувшись на уровень т 2 1Л, не только продвинулся на один виток по каналу. (Среднее продвижение за время одной циркуляции /ц равно и ц)-Одновременно такой элемент оказывается как бы скрученным вокруг оси, проходящей через его центр тяжести перпендикулярно плоскости хоу. [c.280] Скручивание происходит потому, что двигающаяся с большой скоростью грань АООН оказывается в пристенной области, в которой существует движение вдоль оси у, раньше, чем грань ВСЕР. Поэтому она раньше попадает на горизонтальный участок, смещенный по отношению к грани АООН не только по вертикали (ось у), но и вдоль оси г. [c.280] Следовательно, поверхность раздела находящихся на этой линии тока частиц будет увеличиваться как за счет деформации сдвига, направленной вдоль оси г, так и за счет последовательного утонения полос вследствие деформации в плоскости уох. [c.281] Вернуться к основной статье