ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эпюры скоростей потока вязкой жидкости и давления в винтовых каналах и зазорах зацепления червяков из "Техника переработки пластмасс" Экспериментальные исследования продольной составляющей скорости потока проводились на модельном двухчервячном экструдере, корпус которого выполнен из прозрачного органического стекла (рис. 4.33). [c.168] Два комплекта червяков диаметром 40 мм, с шагом нарезки 16 мм, межцентровым расстоянием 32 мм и длиной нарезанной части 300 мм различались величиной бокового зазора бг,, т. е. расстоянием между боковыми стенками нарезки обоих червяков. При определении действительных скоростей потока материала использовались червяки с зазором, не превышающим 0,25 мм. [c.168] При изучении распределения потоков перерабатываемого материала величина бокового зазора в зацеплении червяков равнялась 0,1 мм. Радиальный зазор бв был в обоих случаях постоянным и равным 1 мм. Привод экструдера позволял плавно, в широких пределах изменять частоту вращения червяков, а сменой коробки скоростей легко менялось направление вращения червяков со встречного на одностороннее. Давление варьировалось использованием капилляров различных диаметров. [c.168] Насосный эффект экструдера позволил применить возвратную систему подачи раствора, т. е. жидкость, выйдя через капилляр, при помощи возвратного шланга вновь подавалась в загрузочное отверстие (рнс. 4.33). [c.169] Для увеличения прозрачности стенки корпуса и уменьшения рефракционных ошибок на наружную поверхность корпуса было нанесено касторовое масло. [c.169] Поскольку оба червяка работают в одинаковых условиях, картина течения, наблюдаемая в винтовых каналах, будет аналогичной. Поэтому измерение скоростей производилось в осевой плоскости одного из червяков. [c.169] При вращении червяков отдельные С-образные секции непрерывно, двумя рядами перемещаются от загрузочного отверстия к формующей головке. Поэтому для непрерывного измерения скорости частиц фотокамера с приставкой была укреплена на подвижной платформе, передвигающейся по направляющим параллельно оси червяка. [c.169] Профили скоростей определялись в зоне А, находящейся по длине в середине червяка (см. рнс. 4.33). При этом предполагалось, что течение модельной жидкости в данной области наиболее свободно от влияния как загрузочной зоны, так и давления в головке. [c.169] При обработке результатов поперечное сечение канала (ui Xk = 8,2X8,0 мм) было разделено однородной системой плоскостей параллельно боковым стенкам — на расстоянии 2,7 м.м, не считая повер.хности дна и внутренней поверхности корпуса. В каждой плоскости по ширине и глубине канала производилось в среднем 5—8 замеров, из которых затем были вычислены действительные значения скоростей. [c.169] Режимы течения материала менялись как в результате использования капилляров различных диаметров (2,0 4,2 7,0 мм), так и при изменении частоты вращения червяков, т. е. для каждого диаметра капилляра профили скоростей определялись при различных частотах вращения червяков (0,061 0,0777 0,0115 с — для модельной жидкости 1 и 0,0472 0,06 с — для модельной жидкости 2). [c.170] Кроме того, для модельной жидкости 1 был использован режим нулевого расхода. [c.170] Система координат для отсчета скорости была расположена на внутренней поверхности корпуса. Ось у направлена к сердечнику червяка, ось х — перпендикулярно, а ось г — параллельно оси винтового капала в направлепии к головке (см. рис. 4.32). [c.170] Каждое полученное значение действительной скорости было отнесено к скорости поверхности для канала. Таким образом, далее будут рассматриваться только относительные скорости. При графическом построении эпюр скорость дна канала принималась за единицу. [c.170] Рис- 4.34. Экспериментальнь е эпюры продольной составляющей скорости циркуляционного потока в винтовом канале прямоугольной формы. [c.170] Для плоскостей с координатами л /сс = 0,2 и л /ш = 0,835 о влиянии боковых стенок можно судить по форме кривой и площади, ограниченной эпюрой. Вязкость модельной жидкости не влияет на характер движения матернала. На рис. 4.34 изображены профили скоростей для раствора полиизобутилена в вазелиновом масле, вязкость которого намного превыщает вязкость глицерина. Тем не менее эпюры по всем продольным плоскостям не изменяются. Но при этом действие положительного градиента давления заметно возрастает. Это видно по увеличению площади той части эпюры, которая характеризует прямой поток. [c.171] Эксперименты показали, что изменение частоты вращения червяков не влияет на характер профиля скоростей. Рост давления в головке до определенного предела существенно не сказывается на течении материала. Только при диаметре капнлляра (1 = 2 мм его влияние становится заметным. Об этом можно судить но уменьшению прямого потока, так как площадь, характеризующая этот поток на эпюре скоростей, уменьшается. Следовательно, на течение материала в отдельной С-образной секции кроме выжимающего действия витка и вязкого течения определенное влияние оказывает и давление в головке. Возникающий при этом отрицательный градиент давления создает поток, направленный в сторону загрузочного отверстия, что приводит к ослаблению прямого потока. Наиболее ярко это иллюстрируется экстремальным случаем нулевого расхода, когда давление в головке максимально. Обратный поток под действием отрицательного градиента давления становится только не-лшогим меньше, че.м прямой поток, и течение материала в секции определяется в основном вязким трением. Однако такая картина наблюдается только при очень малых выходных отверстиях или в случае нулевого расхода. [c.171] Следует особо отметить, что приблизительно одинаковый характер течения сохраняется только в центральной областн сечения, ограниченной плоскостями 2—4 (см. рис. 4.34). Это составляет только 33% от всей ширины канала. Далее по направлению от центра к периферии картина течения все больше искажается довольно существенным влиянием стенок. В связи с этим одномерная модель плоскопараллельного течения лишь очень приблизительно отражает сущность процесса, так ка опытные данные показывают, что пренебрегать влиянием боковых стенок винтового канала в теоретических рассуждениях не следует. [c.171] В связи с технической трудностью определения непосредственно в винтовых каналах составляющих Vx и Vy поперечного циркуляционного потока, а также функции р = р(х, у), их распределение изучалось на модельной установке, состоящей из вращающегося стакана (имитация цилиндра экструдера) с неподвижным хвостовиком внутри, представляющим нормальное сечение винтового канала червяка двухчервячного экструдера. В качестве исследуемой жидкости использовался глицерин вязкостью ii = 0,931 Па-с. [c.172] Анализ распределения скоростей Ох по ширине канала (см. рис. 4,36) показывает, что максимальное значение скорости для всех Л наблюдается при д ш = 0,5. На участке л7сС = 0- 0,5, прилегающем к толкающей стенке, скорость Vx возрастает, а на участке л7 с = 0,5ч-1,0, (пассивная стенка) наблюдается ее плавное уменьшение до нуля. [c.173] Вернуться к основной статье