Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Методические указания к лабораторной работе №2 «Расчёт зоны задержки плавления»



 

 

Цель лабораторной работы - изучение процессов тепломассопереноса полимера в зоне задержки плавления червячного пресса. Задачей лабораторной работы является исследование влияния геометрических, технологических и физических факторов на изучаемый процесс с применением метода математического моделирования и численного анализа.

Краткие теоретические сведения.

Экструзия - это технологический процесс, сущность которого состоит в придании материалу нужной формы путем продавливания материала через профилирующий инструмент (кабельную головку).

Процесс экструзии включает в себя четыре элементарных стадии, разделенные по зонам: загрузки, задержки плавления, плавления и дозирования.

Зона задержки плавления начинается с участка длины шнека, где появляется температура, превышающая температуру плавления полимера. Здесь происходит замена сухого трения на трение течения и к уравнению энергии добавляются уравнения движения и уравнения неразрывности в интегральной форме (уравнение расхода). Зона задержки плавления заканчивается на длине, где толщина слоя расплава полимера достигает 2¸3 величин зазора между гребнем шнека и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса.

Для решения данной задачи течения и теплообмена в зоне задержки плавления сделаем следующие допущения:

– процесс стационарный, установившийся;

– течение ламинарное;

– канал плоский;

– использован принцип обращенного движения;

– жидкость ньютоновская.

 

 

Рис. 1. Развернутый канал экструдера.

 

Уравнения расхода для прямоугольного канала в декартовой системе координат будут иметь вид:

; . (1)

 

 

Уравнения движения:

(2)

 

 

Уравнения энергии для жидкой и твёрдой фаз соответственно:

, (3)

. (4)

Граничные условия:

(5)

Для решения задачи (1)-(5) необходимо использовать метод конечных разностей.

Необходимо рассчитать температурное поле, поле скоростей и градиент давления в различных сечениях по длине зоны задержки плавления. Определить длину зоны задержки плавления.

 

Задание

В соответствии со своим вариантом задания выполнить следующие расчеты .

1) Для заданного номинального технологического режима :

– разработать алгоритм и расчетную программу;

– с помощью метода конечных разностей рассчитывать поля скоростей

– рассчитать значения градиентов давления для заданного расхода;

– рассчитать поле температур в сечении канала;

2) Исследовать влияние на процесс плавления полимера следующих факторов:

– температуры корпуса;

– частоты вращения шнека;

– расхода материала;

– физико-механических свойств материала;

– угла конусности винтовой нарезки червяка.

3) Провести анализ полученных закономерностей процессов тепломассопереноса полимера в зоне задержки плавления экструдера.

4) Построить графики полученных зависимостей.

5) Оформить отчет.

Исходные данные

Геометрические параметры экструдеров и их режимы работы

Номер варианта Диаметр шнека, м Угол нарезки, гр. Шаг нарезки, м Ширина гребня, м Высота канала в з. з. п., м Скорость вращения, об/мин Расход мате-риала, кг/с Темпе-ратура в з. з. п., °С
0.09 17.67 0.09 0.008 0.0055 0.0185
0.12 17.67 0.12 0.011 0.005 0.0457
0.15 17.95 0.15 0.015 0.0047 0.07041
0.16 17.67 0.16 0.017 0.0179 0.0786
0.09 17.67 0.09 0.009 0.015 0.01944
0.0381 17.67 0.04 0.00635 0.0061 0.002707
0.1 17.67 0.1 0.01 0.01325 0.02142

 

Теплофизические характеристики полимерных материалов

λm Дж/м/с/°С ρm кг/м3 cm Дж/кг/°С μ Па с Ts/Tm °С
0.24 15/110
0.18 870 20/110
0.27 930 25/110
0.25 16/110
0.20 810 17/110
0.24 750 18/110
0.30 850 19/110
0.24 790 21/110
0.28 750 22/110
0.24 23/110
0.18 24/110
0.22 720 25/110
0.27 730 10/110
0.25 11/110
0.20 710 12/110
0.24 820 13/110
0.30 740 14/110
0.28 810 15/110
0.34 830 16/110
0.20 17/110
0.25 18/110
0.27 810 19/110
0.22 820 20/110
0.28 780 21/110
0.30 810 22/110

 

 

2.3 Контрольные вопросы

Что такое экструзия?

Какие допущения для расчета зоны задержки плавления принимаются?

Каков механизм плавления полимера в червячном прессе?

В чем суть принципа обращенного движения?

 

 





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.