Скорость плавления

Перед формованием полимер должен быть расплавлен или нагрет до размягчения. Эта стадия занимает, как правило, больше всего времени, следовательно, именно она определяет производительность всего процесса переработки. Величины достижимых скоростей нагрева существенно ограничиваются термическими характеристиками полимеров. При этом определяющую роль играют низкая теплопроводность и склонность к термодеструкции. Первая лимитирует величину теплового потока и скорости нагрева, а вторая жестко ограничивает повышение температуры и время пребывания полимера в нагретом состоянии. Дальнейшие затруднения вызываются высокой вязкостью полимерного расплава. Все эти факторы подчеркивают необходимость поиска оптимальных конструктивных решений, обеспечивающих максимально возможные скорости плавления. [c.33]

Значения а,,, найденные по формулам (5.29) и (5.30), не учитывают увеличения скорости плавления электродной проволоки за счет предварительного подогрева вылета электрода сварочным током. Действительный коэффициент наплавки при данном вылете можно определить по формуле [c.190]

Это одновременно ограничивает и достижимые градиенты температуры и скорости плавления. Наконец, высокая вязкость расплава препятствует развитию обычной и турбулентной конвекции, существенно ограничивая эффективность перемешивания расплава и препятствуя удалению пузырьков газа. Между тем ясно, что для того чтобы плавление с перемешиванием могло стать практическим способом плавления полимеров, необходимо обеспечить интенсивное перемешивание, большое значение отношения поверхности к объему и периодический контакт поверхности массообмена с атмосферой или вакуумом. [c.253]

Хотя плавление в процессах переработки осуществляется в сложных по геометрической конфигурации машинах, основные результаты по определению скорости плавления можно получить, используя описание процессов плавления в телах простейшей формы, таких как полубесконечные тела, бесконечные плоскости пластины или тонкие пленки. Для описания большинства этих случаев применимы аналитические методы. Однако часто сложная конфигурация конечного изделия, получаемого после затвердевания, не совпадает с геометрическими границами в задачах теплопередачи, поэтому приходится применять также и численные методы. [c.256]

Левая часть этого уравнения представляет собой разность потоков тепла к поверхности и от поверхности, правая часть — скорость плавления на единицу поверхности. [c.264]

Количество расплава, образующееся в единицу времени на единичной площади поверхности раздела (скорость плавления) в зависимости от времени, можно определить из уравнения (9.3-35) [c.265]

Еще раз отметим сходство методов решения задач нестационарной теплопроводности при постоянных теплофизических свойствах с методами решения, применяемыми для задач с переменными теплофизическими свойствами и фазовым переходом. Ясно, что скорость плавления снижается со временем, а толщина слоя расплава, который, по существу, играет роль теплового экрана, увеличивается. Этот результат лишний раз подчеркивает преимущества, которые имеет метод плавления с принудительным удалением слоя расплава. Средняя скорость плавления равна [c.265]

При решении задач неоднократно отмечалось, что поток тепла и скорость плавления быстро уменьшаются по мере возрастания толщины слоя расплава. Отсюда логически следует, что скорость плавления может быть существенно увеличена, если непрерывно удалять образующийся слой расплава. Этот процесс, как отмечалось в разд. 9.2, не только приводит к высокой скорости плавления, но и является основой создания устойчивого непрерывного потока расплава при плавлении, что в свою очередь предопределяет возможность осуществления большинства важнейших методов формования изделий. [c.280]

Итак, будем искать аналитическое решение, определяющее скорость плавления и распределение температур в образующемся слое расплава. Ясно, что эти переменные являются функциями физических свойств твердого полимера, температуры и скорости нагретой пластины и ширины бруса. [c.282]

Переменная скорость плавления означает, что твердая фаза подвергается или деформации, или вращению, или тому и другому вместе. Твердые полимеры, в частности в виде пробки спрессованных гранул или порошков (как это обычно наблюдается в процессах переработки), можно считать деформируемыми. Расплав, образующийся в очаге плавления, проникает внутрь пустот между твердыми частицами пробки, позволяя им скользить и перестраиваться в области, прилегающей к поверхности раздела фаз. Физическая сущность деформации твердой пробки состоит в следующем. Медленно дефор- [c.282]

Скорость Оу (6) в любой точке х определяется скоростью плавления на поверхности раздела фаз и может быть получена из уравнения теплового баланса [c.284]

Получен важный результат, заключающийся в том, что при пренебрежимо малой конвекции толщина пленки расплава пропорциональна квадратному корню из расстояния от начала координат. Скорость плавления (на единицу ширины) теперь определяется как [c.288]

Уменьшение вязкости расплава при увеличении скорости сдвига и температурная зависимость вязкости сильно влияют на скорость плавления. Их влияние на скорость плавления можно оценить, [c.288]

Скорость плавления (на единицу ширины) определяется как [c.290]

Проанализируйте влияние скорости и температуры барабана на скорость плавления в свете полученных выше теоретических моделей. [c.291]

Рассчитайте скорость плавления при окружной скорости барабана 2,54 см/с [c.291]

Из теоретических моделей уравнения (9.8-36) и (9.8-53)] следует, что скорость плавления в этих случаях пропорциональна корню квадратному из произведения окружной скорости барабана на перепад температур [c.292]

Скорость плавления определяется из уравнения (9.8-36). Вначале, однако, пересчитывается вязкость. Для этого вычисляется толщина пленки расплава из уравнений (9.8-20) и (9.8-34). Из первого уравнения находится b при W = 0,0508 м и при X, рассчитанном по уравнению (9.8-14) [c.292]

Используя эти значения, определяем скорость плавления по уравнению (3.8-36) [c.292]

Полная скорость плавления равна 0,157 см /с, что только на 6 % выше измеренного значения. [c.293]

Чтобы рассчитать скорость плавления по уравнению (9.8-53), вначале найдем Uy и U. следующим образом [c.293]

Тем не менее разумно заключить, что теоретические модели, рассмотренные в этом разделе, правильно предсказывают изменение скорости плавления в зависимости от условия эксперимента и дают приемлемые оценки скорости плавления. Учет в модели влияния конвекции в пленке расплава и температурной зависимости вязкости улучшает совпадение между расчетными и экспериментальными [c.293]

Однако скорость плавления для данной геометрической конфигурации из уравнения (9.9-9) рассчитать нельзя, потому что неизвестна величина б. Она определяется скоростью передачи тепла к поверхности раздела твердой фазы и расплава. Если- использовать еще одно допущение, а именно, что диссипативный разогрев пренебрежимо мал, то элементарный тепловой баланс для поверхности раздела фаз примет вид [см. уравнение (9.9-13)] [c.296]

Полученные результаты позволяют сделать ряд выводов. Скорость плавления увеличивается при увеличении полной силы Fj , но только в степени Причиной этого является то, что с увеличением силы толщина пленки уменьшается, при этом возрастает скорость плавления. Но чем тоньше пленка, тем большее давление необходимо, чтобы выдавить расплав. Зависимость скорости плавления от температуры нагретого стержня близка к линейной. Обратно пропорциональная зависимость от R является, по-видимому, наиболее важным результатом с точки зрения конструктора. Если бы учитывался вязкостный диссипативный разогрев, то некоторые из этих выводов пришлось бы пересмотреть. [c.296]

Другой метод реализации описанного способа плавления осуществлен в одночервячных экструдерах и других машинах подобной конфигурации, в которых деформация материала является следствием напряжений сдвига, вызванных движением стенок. В частности, в червячных экструдерах, которые спроектированы и работают таким образом, что в зонах питания червяка (см. разд. 12.1) развиваются очень высокие давления, наблюдаются более высокие скорости плавления, чем те, которые предсказываются моделями плавления, основанными на анализе плавления по механизму теплопроводности с принудительным удалением расплава за счет движения стенок. [c.298]

Как отмечалось ранее, между сечением, в котором начинается формирование пленки расплава на поверхности цилиндра (в результате нагрева цилиндра либо за счет тепла, выделяющегося при совершении работы против сил трения), и сечением, в котором у толкающей стенки канала образуется слой расплава, расположена зона задержки. Зона задержки плавления начинается в точке на оси червяка, где Ть превышает (образование пленки расплава) и распространяется до точки, в которой слой расплава начинает скапливаться у толкающей стенки канала. Силы, вызывающие транспортировку материала в этой зоне, складываются из увлекающей силы, возникающей из-за вязкостных напряжений на поверхности цилиндра, создаваемых деформацией сдвига в пленке расплава, и обычного фрикционного торможения, создаваемого силами трения, действующими на поверхностях сердечника и стенках канала [14, 21]. Толщина пленки расплава увеличивается вдоль оси винтового канала и в конце зоны в несколько раз превышает величину зазора между гребнем червяка и цилиндром. В настоящее время не существует математической модели, пригодной для расчета длины зоны задержки. На рис. 12.14 графически представлена зависимость (основанная на ограниченном числе экспериментальных данных) длины зоны, выраженной числом витков червяка, от величины (связь которой со скоростью плавления будет обсуждаться ниже). Соотношение не учитывает механических свойств твердого слоя, которые, вероятно, также оказывают влияние на длину зоны задержки. [c.441]

Изменение размеров твердой пробки в пределах шага расчета зависит от скорости плавления на поверхности раздела пробка— пленка расплава. Рассмотрим элементарный объем расположенной перпендикулярно поверхности раздела пробка—пленка расплава (рис. 12.15). Материал пробки движется с локальной скоростью направленной вдоль канала червяка, и локальной скоростью У х, направленной к пленке расплава. Оптимальную скорость движения поверхности цилиндра Уь можно разложить на две компоненты Уь , направленную вдоль канала червяка, и Уъх, направленную поперек канала. Скорость твердой пробки относительно поверхности цилиндра находится из выражения [c.442]

Таким образом, как и предполагалось, игнорирование конвекции приводит к завышению скорости плавления. Рассмотренный выше метод имеет аппроксимационный характер, но, как часто оказывалось раньше, применение таких аппроксимаций позволяет избежать ошибок больших, нежели ошибки, возникающие при полном пренебрежении конвекцией, [c.443]

Так как диффузионные процессы в твердой фазе всегда протекают значительно медленнее, чем в жидкости, то можно считать, что твердая фаза, попадая в область нагревателя, превращается в расплав практически без изменения состава. Если при этом скорость кристаллизации вещества позади двигающейся жидкой зоны мала (скорость кристаллизации равна скорости плавления или скорости передвижения зоны), то соотношение между концентрациями примеси в расплаве и в выпадающих из него кристаллах в каждый момент времени можно считать близкими к равновесному. Поэтому при а<1 и движении расплавленной зоны по слитку слева направо (рис. 31) примесь будет оттесняться в правый конец. Если а>, то примесь будет концентрироваться в левом конце слитка. [c.119]

Бутан по своему излучательному потенциалу почти в 2 раза превышает природный газ, но почти во столько же раз уступает нефтяному топливу. Однако для систем газового отопления излу-чательная способность не является единственным фактором, определяющим теплопередающие свойства пламени и, следовательно, влияющим на скорость плавления стекла. Другие факторы — теплоотдача конвекцией, правильный выбор конструкции высокоскоростных горелок, совершенство конструкции головки регенератора. Немаловажное значение имеет также ценный опыт инже-неров-газопечников, специализирующихся на переводе печей с одного вида топлива на другой. [c.277]

Первый, кто рассматривал эту задачу в приложении к изучению механизма плавления полимерной пробки в червячном экструдере, был Тадмор с сотр. [28—30]. Позднее Вермеулен [31] и Сандстром [32, 37 ] исследовали этот вопрос экспериментально и теоретически, Маунт [33] экспериментально определил скорость плавления, а Пирсон [34] дал теоретический анализ этой проблемы. Воспользуемся анализом Пирсона. [c.282]

Чтобы детально разобраться в механизме плавления при описанных условиях, рассмотрим свойства твердого полимерного стержня. Для абсолютно твердого, несжимаемого тела, надвигаемого на нагретую пластину без вращения, скорость плавления на поверхности раздела фаз не должна зависеть от координаты х, потому что скорость твердой фазы в любом сечении х одинакова. Следовательно, б (х), Р (х) и поля скоростей и температур в пленке расплава должны принимать значения, которые будут удовлетворять как этому требованию, так и уравнениям движения и энергии при соответствующих граничных условиях. Однако в тонких пленках сильновязких полимеров при больших скоростях сдвига более приемлемым является предположение о постоянстве давления в пленке. Это в свою очередь дает основание предполагать, что при установившемся режиме скорость плавления в общем случае зависит от х, хотя эта зависимость может быть очень слабо выражена. [c.282]

Теперь становится ясным физический смысл различных членов этого выражения. Квадратные скобки содержат сумму членов, определяющих теплопроводность и вязкостную диссипацию. Числитель — это количество тепла, необходимое для нагрева твердой фазы от Т а до плавления при Т ,. Скорость плавления также увеличивается пропорционально квадратному корню из произведения скорости движения поверхности и ширины стержня. Кроме того, увеличение скорости пластины повышает вязкостную диссипацию. В этом выражении не учитывается конвекция в пленке расплава. Тадмор с сотр. [29, 30] приближенно учли конвекцию, включив в А, тепло, необходимое для нагрева расплава от до средней температуры расплава [c.288]

Рис. 9.14. Скорость плавления блока ПЭВП размером 5,08X5,08 см на нагретом вращающемся барабане (по оси абсцисс — линейная скорость иа поверхности барабана, по оси ординат — скорость плавления, или объем перемещаемой твердой фазы). Температура барабана

Скорость плавления блока твердого полимера ПЭВП размером 5,08 х 5,08 см на нагретом вращающемся барабане была измерена Сандстромом и Юнгом [32]. Эти результаты показаны на рис. 9.14. [c.291]

Из рис. 9.14 видно, что скорость плавления возрастает с увеличением скорости барабана. Например, предсказываемая скорость плавления при увеличении скорости барабана с 0,508 до 4,06 см/с равна 0,4 06/0,508 = 18,5 см /с, что очень близко к измеренной величине. Аналогично, если скорость барабана равна 1,27 см/с, то измеренная скорость плавления при 154 °С равна 8,19 см /с. Предсказанное значение скорости плавления при 168 °С равно8,19 V (168—127)/(154—127)= 10,1 см /с это значение очень близко к измеренной величине. [c.292]

Скорость плавления для целого блока равна (4,469-10" )-0,0508 = 2,27-10 кг/с, что эквивалентно 0,238 см /с (заметим, что объем, измеренный Сандстромом и Юнгом, — это смещенная твердая фаза). Сравнивая этот результат с измеренной величиной 0,147 см /с, видим, что ньютоновская модель дает завышенную на 60 % [c.292]

Полная скорость плавления при этом равна 0,143 см /с, что ппимерно на [c.293]

Хорошее совпадение рассчитанных и измеренных скоростей плавления является до некоторой степени случайным, потому что данные о теплофизических свойствах были взяты из литературы, а не измерены для ПЭВП, использованного в экспериментах. Теплофизические свойства могут изменяться для одного и того же полимера в относительно широком диапазоне. Кроме того, ошибки эксперимента также учитываются в измеренных данных, поэтому нельзя ожидать полного совпадения. [c.293]

В процессе плавления, вызванном сжатием, расплав выжимается под давлением твердой фазы. Следовательно, сила, движущая твердую фазу навстречу нагретой поверхности, становится доминирующей переменной, определяющей скорость плавления. Этот процесс плавления играет менее важную роль при переработке полимеров, чем процесс плавления с удалением расплава вынужденным течением. Тем не менее, как показали Стаммерс и Бик [361, при производстве некоторых синтетических волокон, например полиэфирной пряжи, используется именно такой метод плавления на решетке. Плавление на плавящей решетке сопровождается удалением расплава избыточным давлением. Стаммерс и Бик [36] создали следующую приближенную теоретическую модель для процесса плавления такого типа. [c.294]

Учитывая предположение о недеформируемости твердой фазы, можно записать полную скорость плавления следующим образом [c.295]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология