ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ
Расчет полей скорости и температуры методом конечных разностей
В [34] расчет полей скорости и температуры производился с помощью метода, описанного в разделе 6.3.2. В последующих разделах приводятся некоторые из результатов работы (см. также пример, приведенный в разделе 4.4.4).
На рис. 6.14 показано влияние соотношения вязкостей расплавов на профили скорости течения и скорости сдвига при симметричном трехслойном течении через
Х>
О
о
Q -
О
v
|
s 3 6 о а. о |
|
400 |
|
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Центр Стенка Приведенная высота канала |
U
Рис. 6.14. Влияние соотношения вязкостей на профиль скорости в симметричном многослойном течении через щель [34]
плоскую щель. Пунктирная линия соответствует типичному профилю скорости для расплава псевдопластичного материала. При многослойном течении формируется ломаный профиль скорости, если вблизи стенки течет расплав с меньшей вязкостью. Снижение вязкости этого слоя ведет к уменьшению максимального значения скорости, но скорость сдвига на стенке при этом увеличивается. С изменением вязкости величина пограничного слоя меняется лишь незначительно. В первую очередь оно зависит от соотношения массовых расходов.
Профили скорости в асимметричном двухслойном течении выглядят совершенно иначе (рис. 6.15). В зависимости от соотношения между массовыми расходами расплавов при постоянном общем массовом расходе максимум скорости потока находится в слое с более высокой вязкостью (то есть если т2/ тх = 0,25 и 0,11 соответственно). При т2 / т{ = 1 максимум скорости находится в менее вязком слое. Средние скорости в слоях различаются тем больше, чем выше разница в вязкостях расплава и чем больше доля материала с меньшей вязкостью. Положение максимума скорости течения зависит от соотношения вязкостей.
|
Стенка Стенка 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Стенка Стенка у у Приведенная высота канала - j - Приведенная высота канала — Н Н Рис. 6.15. Влияние соотношения массовых расходов на профиль скорости в асимметричных |
|
многослойных течениях через плоскую щель [34] |
На профиль температуры, кроме профиля скорости, влияют термодинамические параметры материала и температурные граничные условия на стенке канала. На рис. 6.16 показано формирование температурного профиля по длине канала для двух профилей скорости, взятых с рис. 6.15 (температура стенок канала = 2 00 °С). Для расплава «1» использовались термодинамические характеристики ПЭВП, а для расплава «2» — параметры полистирола (ПС). Если максимум скорости находится в более вязком
слое, то ярко выраженные температурные максимумы возникают вблизи стенки канала. Если же максимум скорости находится в слое с более низкой вязкостью, то выраженный максимум появляется на границе между слоями в результате диссипативного нагрева при сдвиговом течении с высокой скоростью сдвига и низкой теплопередачи в близлежащие слои расплава.
На рис. 6.17 показано формирование профилей скорости и температуры в сужающейся щели для двух аналогичных случаев. Здесь профиль скорости сохраняет 205
|
204 |
|
203 |
|
202 |
|
201 |
|
0 0,2 Стенка |
|
0,8 1 Стенка |
|
Приведенная высота канал а {г П |
|
=10 9А rh2/rhy = 0,25 Л02/Л01 = 10 2 |
|
х = 20см |
|
0 0,2 Стенка |
|
0,8 1 Стенка |
|
Приведенная высота канала •£- н |
|
Рис. 6.16. Формирование профилей температуры по длине канала для асимметричного многослойного течения через плоскую щель [34] |
I
а»
S “ 12
- й л 5
0.-8 о ь о.
TOC o "1-5" h z 8 4
и
0 If^" «1 »~Т« 7»«1'» I Ц о
|
2 3 4 мм 5 Высота у канала для асимметричного [34] |
205 I I г ------------------------------------------------- 7 П £ 205
5ЕЕЕЗэ-^ “
204 --------------------------------- Г" — § 204
ж /* = 20см '”g=10?/s й _
Til т2/т т = 4 I rob-2
^н-'202 1/г-К il 1-402/401 = Ю",2 |к'202
с ^01 ^f 10см х = 5см о ^01
~ 200 У^Г0Г~^ ё 200
0 1 2 3 4 мм 5 0 1
Нижняя стенка Высота у Нижняя стенка
Рис. 6.17. Формирование профилей температуры по длине многослойного течения через сужающуюся щель
свою форму, а профиль температуры имеет максимумы на границе между слоями вблизи стенки.
