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

Краткие теоретические сведения. При экструзии полимерных материалов одним из наиболее важных узлов



При экструзии полимерных материалов одним из наиболее важных узлов, отвечающих за качество готового изделия, с точки зрения обеспечения его геометрических размеров является кабельная головка.

Кабельные головки подразделяются на: трубные и напорные. Трубные кабельные головки отличаются от напорных тем, что в самой головке движущаяся заготовка не контактирует с расплавом полимера. В напорных же головках на достаточно большой длине такой контакт присутствует. С помощью трубных головок полимер экструдируется в виде тонкостенной трубы и примыкает к проводу за счет наличия разряжения на выходе. Трубные головки используются для изолирования тонких проводов или в случае очень вязкого расплава полимера. Схема напорной головки приведена на рис.1

Рис. 1. Схема угловой напорной кабельной головки: 1 – корпус головки; 2 – дорн; 3 – наконечник дорна; 4 – матрица; 5 – кольцо крепления матрицы; 6 – болт крепления матрицы; 7 – изолируемый провод; 8 – изолированный провод.

Рассмотрим модель Мак-Кельви течения расплава полимера в кабельной головке. Сделаем следующие допущения:

– среда ньютоновская;

– процесс стационарный;

– процесс изотермический;

– канал развёрнут на плоскость (две бесконечные параллельные пластины расположенные на расстоянии H);

Общий расход материала Q=Qp+Qd, где Qp – расход материала, реализуемый за счет действиея перепада давления; Qd – расход материала, реализуемый за счет движения пластины. Общий расход изоляционного материала на выходе из кабельной головки определяется как:

(1)

Моделирование и анализ течения полимера в кабельной головке позволяет определить взаимосвязь между толщиной изоляции и комплексом параметров: геометрических (высота канала, диаметр провода), технологических (DP, V0, Q), физических (m).

Геометрическая интерпретация модели Мак-Келви представлена на рис.2

Рис.2. Кабельная головка по Мак-Келви.

 

Рассмотрим течение расплава полимера под действием движущейся пластины:

(2)

Рассмотрим течение расплава полимера под действием перепада давления:

Проинтегрировав выражение (*) с учётом граничных условий получим:

(3)

где – ширина канала, которая находится из следующего равенства:

Следовательно:

 

Подставив выражения (1), (2) и (3) в выражения для полного расхода, заменив dp/dz на DP/L и выразив h, получим:

(4)

где H –высота канала; V0 – линейная скорость изолирования провода; m – вязкость расплава полимера.

Выражение (4) называется уравнением Мак-Кельви, оно выведено для отрицательного градиента давления (-dp/dz).

Рассмотрим модель течения в цилиндрическом зазоре кабельной головки. В отличие от модели Мак-Келви, в рассматриваемой модели опускается допущение о том, что канал плоский, т.е. учитывается кривизна канала. Геометрия канала представлена на рис.2.

Рис. 2. Геометрия кабельной головки.

Уравнение движения в цилиндрической системе координат с допущениями аналогичными допущениям модели Мак-Келви имеет вид:

(5)

Где

 

Граничные условия:

Расход материала:

(6)

Проинтегрировав выражение (5) с учётом граничных условий, получим:

(7)

Толщина изоляции определяется по формуле:

(8)

Задание

В соответствии со своим вариантом задания выполнить следующие расчеты.

1) Для заданного номинального технологического режима:

– разработать алгоритм и расчетную программу.

– определить толщину изоляции для модели Мак-Келви,

- для цилиндрической модели, где расход определяется из выражения (6) с использованием численного метода интегрирования, а скорость Vz из выражения (7).

2) Исследовать влияние на толщину изоляции следующих факторов:

– вязкости материала;

– градиента давления;

– начальной скорости;

– высоты канала;

3) Провести анализ полученных закономерностей.

4) Построить графики полученных зависимостей.

5) Оформить отчет.

 

 

Варианты заданий

Технологические, геометрические и реологические характеристики

V0, м/с R1, м R2, м μ Па с dp/dz Па/м
0,035 0.002 0.0025 107
0,045 0.003 0.004 108
0,050 0.0015 0.003 107
0,040 0.002 0.004 108
0,050 0.0025 0.0045 108
0,045 0.003 0.0045 107
0,055 0.004 0.005 108
0,035 0.002 0.003 108
0,030 0.002 0.0035 108
0,045 0.0025 0.0045 108
0,050 0.004 0.005 107
0,040 0.0035 0.0045 108
0,050 0.0025 0.0035 107
0,045 0.003 0.0045 107
0,055 0.003 0.004 108
0,035 0.0015 0.0025 108
0,030 0.0045 0.0055 107
0,045 0.002 0.004 108
0,050 0.002 0.0035 107
0,040 0.003 0.004 107
0,050 0.0035 0.005 108
0,045 0.0015 0.0025 107
0,055 0.0015 0.003 108
0,035 0.0045 0.0055 108
0,040 0.0035 0.005 108

5.4 Контрольные вопросы

Какие виды кабельных головок вы знаете?

Какие головки используют при наложении изоляции на тонкие провода?

В чем состоит отличие модели Мак-Келви от цилиндрической модели?

Какие допущения принимаются в цилиндрической модели?

Объясните распределение скоростей в канале кабельной головки при отрицательном градиенте давления.

Какая жидкость называется ньютоновской?





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