Теория и практика экструзии полимеров

РАСЧЕТ ШНЕКОВОЙ ЧАСТИ ДИСКОШНЕКОВОГО ЭКСТРУДЕРА

В предыдущем разделе данной главы был представлен ра( чет дисковой зоны. Однако шнеколисковый экструдер крон дисковой части включает и шнековую. И для того, чтобы зам1 путь расчет данною экструдера, необходимо выполнить расчс шнековой части с учетом параметров, полученных при расчо дисковой зоны. Ш исковая часть комбинированного экструл< ра состоит из двух основных зон: зоны питания и зоны плавл( ния.

Движение материала в зоне питания осуществляется за счет си трения (см. главу 2). Первыми, кто разработал методы описании] процесса транспортировки твердого материала в каналах шнс» были Дарнелл и Моя |31). Идеи этих авторов были использован! многими другими исследователями, о чем более подробно изложс но во второй главе данной книги. Для иллюстрации методики рас чета шнековой части обратимся к работе [32|, автор которой и) рассмотрения баланса сил, действующих на твердую пробку поли меров, получил следующее уравнение для расчета массовой про­изводительности зоны питания:

Ц/)2 - d2 )(/-e)60/Vyp

Qm =

8-10

cosa|Cos(ci| +0) +cosa2-cos(ct2+0)

cos0 + sina| sin(a| +0)

cosO

где Dud — наружный диаметр и диаметр сердечника шнека; tie— шаг и ширина гребни винтовой нарезки шнека; N — частота вращения шнека; v — коэффициент

I щи. пин пинтового канала; р — плотность полимера; 0 — угол, определяемый »»•. коэффициента трения материала.................................................. о шнек (f}) и о цилиндр (Д);

a, = arctg^,a2 = arc. g^.

Мощность, затрачиваемая в зоне питания, для шнеков с посто - щои I дубиной винтовой нарезки и постоянным шагом, согласно »| может быть рассчитана но следующей формуле:

nDN ( a, i, Л

14» I пипа зоны питания по оси шнека; а, — коэффициент, характеризующий in - |щ Iрения в зоне питания;

/tn-cos(e + d)[ iv + 2h + wfbfs sin (Qtq)] vv/jsina

• -[6] - и li ширина и глубина винтового канала в зоне питания; a — угол наклона «ниI■ мнио канала.

I ш конического шнека необходимо исходить из мощности, нм||Н'Мясмой на элементарном участке зоны питания |33|:

= fdP„'rnDNdz, (4.93)

координатная ось, направленная вдоль винтового канала; Р„ — давление,

-пинаемое в зоне питания; /j — коэффициент трения на поверхности серлсчни-

III иска;

fbcos(Q+d)~ *+^+/^п(0+а)1

----------------------------------------------- - L

^ = /ЬсхР

//sina

давление в начале зоны питания.

I hi расчета зоны плавления шнскодискового экструдера мож­но воспользоваться пленочным механизмом плавления полимера, Р-нI могренным в главе 2.

Тимором |35| получены следующие выражения для длины •омы плавления (подробный анализ дан в главе 2), соответствен­но uih шнека с постоянной геометрией и комическим серлечми - ЮМ С конусностью Аг

2 //

(4.95)

Для степенной жидкости, характеризующейся изменением и» кости от температуры, уравнения (4.94) и (4.95) с учетом (4.96) д

полняются следующими определяющими выражениями:

'«И-O'

[2щ{Тh Л/j ) + Щ ]Хр

У bxи2 Р /;;[ cs (I m Tsq )+ С/и0(/ /, /) + и J

(4.101

(4.101)

В уравнения (4.96)—(4.102) входят следующие величины:

Ук — локальная скорость твердой пробки; хр — ширина тверди - го слоя в начале зоны плавления; р5 и р„, — плотности твердой и жидкой фаз полимера соответственно; Vhx — скорость движет поверхности цилиндра, направленная поперек винтового каш Хт — коэффициент теплопроводности жилкой фазы; с, и ст — tci лоемкости твердой и жилкой фаз соответственно; и — удельна теплота плавления; Vj — скорость твердой пробки относитслы поверхности цилиндра; Ть — температура цилиндра; 7V и Тт начальная и конечная температуры твердой фазы (пробки) соот« ветственно; 5/ — толщина пленки; о — средняя температура пленки; а — температурная вязкость; щ — значение коэффициент та консистенции при начальной температуре; п — индекс текуче! сти полимера (показатель степени в реологическом уравнении). I

Ifr * окружная скорость цилиндра (скорость движения поверхности цилинд-

|о мловая скорость врашения шнека; 0:— угол между направлением движс-

1м. мч риой пробки и направлением движения поверхности цилиндра; Q, — ■ - m. ni производительность материала в начале зоны плавления.

I in определения производительности и суммарного прираще - мнения Горнером Р. В. получены следующие уравнения |33|:

(4.106)

Смыкание уравнений (4.106) и (4.107) может быть получено мри помощи следующих выражений:

равнения (4.106)—(4.109) включают следующие величины: и, и И, — средние значения ширины потока расплава и глубины » ш. ил на соответствующем участке (w, = w - xj); I/ — длина зоны инирования по оси шнека; Z— длина винтового канала зоны до­учивания; Fd — коэффициент, учитывающий тормозящее дей - • тие стенок винтового канала.

Остальные величины указаны выше.

Мощность, затрачиваемая в зоне плавления, определяется

уравнением: 2 •>

Рассмотрим обобщенную схему прохождения поляризованною света через оптически анизотропный элемент среды, которым кш жст быть пластинка из упругого прозрачного материала или пони жидкости (рис. 4.9).