ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет технологических параметров из "Оборудование предприятий по переработке пластмасс" Расчет технологических параметров процесса экструзии следует начинать с анализа дозирующей зоны червяка. [c.216] В дозирующей зоне имеются три потока прямой и обратный потоки (вдоль винтового канала червяка) и ноток утечки через радиальные зазоры между гребнями червяка и внутренней поверхностью цилиндра. Поток утечки но сравнению с двумя другими потоками незначителен, поэтому в расчетах производительности им часто пренебрегают. В общем виде производительность дозирующей зоны определяют как разность между прямым потоком и суммой обратного потока и утечки. [c.216] Прямой поток обычно называют вынужденным, а обратный —потоком под давлением. Прямой поток расплава образуется вследствие относительного перемещения червяка и цилиндра. Материал, нахо-дяпщйся в замкнутом пространстве между сердечником 2 (рис. 1.2, а) червяка и внутренней поверхностью цилиндра I, подвергается деформации сдвига, и в результате воздействия стенок винтового канала (т. е. боковых поверхностей ребер 3) на материал возникает его поступательное движение по каналу (прямой поток). Интенсивность прямого потока определяется в основном глубиной и шириной канала, диаметром червяка и скоростью его вращения. [c.216] Обратный поток по винтовому каналу червяка возникает под действием давления расплава перед головкой экструдера. Поскольку прямой поток обычно значительно больше обратного, наблюдается только уменьшение прямого потока на величину обратного потока и в канале не возникает поток материала в обратном направлении. Величина обратного потока зависит от глубины винтового канала, диаметра червяка, длины зоны выдавливания, величины давления расп.тава перед головкой и вязкости расплава. [c.216] Для определения объемной производительности необходимо математическое описание работы винтового насоса (упрощенной модели червячного экструдера), которое может быть получено при совместном решении уравнений, выражающих законы сохранения массы, энергии и количества движения, с уравнениями, описывающими физическое состояние нагнетаемой жидкости (расплава). [c.216] Положительные направления осей х, у, г неподвижной системы координат и вспомогательной оси I отмечены на рисунке стрелками. Ось у перпендикулярна плоскости разреза, ось 2 направлена вдоль, а ось X — поперек винтового канала, ось I — вдоль оси червяка. [c.217] Наличие скорости поперечного сечения (при соблюдении условия неразрывности, или сплошности потока), вызывает течение расплава в направлении оси у со скоростью Гу. Эта скорость больше (чем в средней части капала) у передней и задней стенок канала, где теку-ПЦ1Й в поперечном направлении расплав изменяет направление течения. Поскольку скорость Гу возникает только вследствие изменения скорости поперечного течения, влияние ее на величину объемной производительности можно не учитывать. Поэтому в дальнейших расчетах принимается, что и у = 0. Роль поступательной скорости и поперечной скорости в процессе экструзии весьма различна, поэтому их влияние на течение расплава рассматривается независимо друг от друга. [c.218] Уравнение (VI.3) описывает неизотермическое течение неньютоновской жидкости в канале червяка для всех практических случаев. Общее аналитическое решение этого уравнения весьма сложно. Однако получены частные решения, описывающие изотермически и ад -абатический режимы работы для червяков с определенными геометри-ческ 1ми параметрами нри экструзии жидкости с известными рео.чоп -чеСК М свойствами. [c.218] Решение этого дифференциального уравнения, удовлетворяющее существуюпц1М в винтовых насосах граничным условиям, можно найти в специальной литературе . [c.219] Постоянные величины при интегрировании были определены из граничных условий на поверхности цилиндра у = к) скорость расплава относительно червяка г = F, а у сердечника червяка у = 0) скорость г = 0. Первый член правой части уравнения ( 1.5) является скоростью прямого потока, а второй — скоростью обратного потока под давлением. Эпюры скоростей этих потоков приведены на рис. 1.3. В прямом потоке 1 скорость изменяется прямолинейно по глубине винтового канала червяка, в обратном же потоке 2 — по параболическому закону (рис. 1.3, а). Сложением этих двух эпюр получают истинную скорость в любой точке (рис. 1.3, б), в том числе при свободном выходе материала (а = 0) и при закрытом выходе (а = 1). [c.219] До сих пор в уравнениях производительности не учитывалась утечка через радиальный зазор между гребнем червяка и цилиндром. Утечка рассматривается как ноток под давлением, проходянщй через длинную узкую щель. При неизменной температуре расплава и постоянных размерах канала червяка утечка также постоянна во всех точках на гребне. Таким образом, общая утечка может быть рассчитана по утечке в радиальном зазоре на участке одного шага червяка. [c.221] У червяков с переменными шагом и нарезкой функции ф ( ) и Л I) различны на разных участках. Общей закономерностью является то, что падение давления по длине червяка является суммой интегралов. [c.223] Для головки с малым сечением профилирующей щели, отличающейся высоким сопротивлением, точки определяют соответственно режимы работы червяков с мелким и глубоким каналами. Производительность червяка с глубоким каналом резко уменьшается вследствие увеличения обратного потока. Червяк с мелким каналом создает более высокое давление и препятствует увеличению обратного потока. Таким образом, каждой головке соответствует червяк определенной геометрической формы, который обеспечивает максимальную производительность экструдера. [c.225] Влияние изменений температуры материала в головке и каналах червяка на давление в головке и производительность (температура rj показано на рис, VI.5, б. В том случае, когда температура материала в канале червяка и головке одинакова и равна Трежим работы экструдера определяется точкой А При уменьшении температуры в головке и червяке до давление в головке увеличится до значения, определяемого точкой Bi, яо производительность практически не изменяется. [c.226] Если температура материала в канале червяка равна Та температура в головке понизится до Т , производительность уменьшится до значения, определяемого точкой D . Если же температура в головке равна Г2, а в червяке производительность повысится до значения, соответствующего точке Следовательно, производительность длинных червяков и червяков с мелким каналом значительно меньше зависит от температуры расплава, чем производительность коротких и более глубоких червяков. [c.226] Показатель степени v численно равен значению первой производной функции, определяющей зависимость логарифма градиента скорости от логарифма напряжения сдвига. Для неньютоновских жидкостей V = 1 4. [c.226] Обозначения, принятые в формулах (VI.44)—(VI.50), аналогичны приведенным в формулах (VI.30), (VI.32)—(VI.34) и (VI.36)—(VI.38). [c.227] При плотности полиэтилена 0,0009 вг/сл получим = 95 кг/ч. [c.229] Бернхардтом, Шенкелем, Мак-Келви, Балашовым и другими исследователями предложены уравнения объемной производительности одночервячного экструдера применительно к изотермическому или адиабатическому процессу. Эти уравнения в известной степени учитывают аномалию вязкости расплава, но не учитывают особенностей реального процесса экструзии — наличия теплообмена и влияния параметров процесса на длину зоны дозирования с учетом фазовых переходов материала. [c.229] Вернуться к основной статье