Теория и практика экструзии полимеров
СМЕСИТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВАЛКОВЫХ И БОКОВЫХ ЗАЗОРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ ШНЕКОВ
Гаспределение линейных скоростей потоков вязкой жидкости н ил Iковых (6о) и боковых (5,) зазорах зацепления шнеков полно - н. ю описывается уравнениями (3.60), (3.61), (3.63) и (3.64). Соот - || ктвующим дифференцированием указанных уравнений по х, у и получим компоненты скоростей сдвига в валковых и боковых • шеплениях шнеков.
Тогда скорости сдвига в валковых и боковых зазорах зацепления шнеков равны (см. рис. 3.37):
J ( др 1 Z.60 (*| + *2 )+ Z* + ( *2 ~ *1 )*У (
|
Y» = |
2RR2Vb{dz Jbb z(R + *2)(60 - y)+z* (0(/f,-/?2)
|
*1*2 |
/^1 + /?-) ■) 26“+жг
|
Ь* 2Ц„ Эг |
|
(3.127) (3.128) (3.129) |
|
вв' |
|
в 2я«. Ycrt‘ МБ I Эг Jr,„ 8S vV=—■ 5j - б) при одностороннем вращении шнеков |
|
2у /г2-Д|.гУ ЦД|-«2) . 2й, л2 I 2S /?, + /?2' 2 ° 2 Я, Я, |
^=2ж(1Цг5о(/?1+/?2)+г3-(/?|-/г2Н +
+ 7~ ^---- * r2 ч[^(*1+*2)(5о“>')+2^5о*2 1: (3.130)
|
уО цэр Ьв" 2ц. Эг |
|
*■-*2 2 Я, R, |
|
*, + *2 |
|
2>' + |
|
+ со |
|
2«„ + f^fZ2’ (3-131J |
|
ВО |
|
^Б=Ш‘ |
(3.132)
(3.133)
Из выражений (3.126)—(3.133) видно, что скорости сдвига н валковых и боковых зазорах зацепления являются функцией координат у и х (за исключением Y-V|j). Поэтому для оценки смесительного воздействия зазоров зацепления шнеков находим среднеинтегральные значения скоростей сдвига.
о±оon So 0 (3.134)
(3.135,
2 Л-50 5,
^ = п. "Я и ( JYS*B(z. r)dz djr, (3.136)
(Я-Оо)О, о о 2 Л-5«
У^Б = т-j - I УгуБ^)*- (3.137)
"_йо О
И « iv'iae одностороннего вращения шнеков средне интеграл ь - • и,1. . корости сдвига в валковых (5„) и боковых (64) зазорах зацеп - Nii i шнеков равны:
&=^ibUZ’y)didy’ (3.138)
Го ^(г, У)аг Лу' (3.139)
2 1
= *^ [°Урб(*№ <3.140)
Умножением соответствующих выражений среднейнтеграль - Ш.1Ч скоростей сдвига на время деформирования / получим значении величин сдвиговой деформации:
Y^ = y£b'b;
Y^yn = Y^Vb> =
YbB-iart! yJb-^S (3.141)
Y^ Б = y”vB^B » Y^£ = Y^f//»
1 A.. <r. — время деформации в валковых (б0) и боковых (5,) зазорах зацепления
шнеков.
С использованием компонент деформации сдвига (3.141) по Формуле (3.116) можно рассчитать обобщенную деформацию
сдвига отдельно для валковых боковых зазоров зацепления кя при встречном, так и при одною роннем вращении шнеков. Г1р этом можно приближенно npi пять, что /„ = /г> = / (/ определяет по формуле (3.119)J.
|
h 300 |
|
«200 |
|
я |
|
= 100 |
|
Рис. 3.58. Зависимость оГмтбшенпой деформации елвита от времени для лвухшнековых экструдеров со встречным вращением шнеков: |
|
a |
На рис. 3.58 представлены но личины обобщенной деформацн сдвига в С-образных секциях, переходной зоне, в боковых валковых зазорах зацеп дени
двухшнекового экструдера встречным вращением шнеко] Расчет обобщенной деформацн сдвига проводился С ПОМОЩЬ!" ЭВМ по приведенным выше фо мулам для винтового канала и зоров зацепления шнеков, при чем в расчетах использовали геометрические размеры шнек с наружным диаметром I) = 53 мм И51.
|
/ — С-образная секция; 2— боковой зазор; 3 — переходная зона; 4 — межвал- конми зазор |
Из рис. 3.58 видно, что паи большая деформация сдвига (слс довательно, и наибольшее смеси тельное воздействие) развивается валковых зазорах зацепления, на входе в которые имеет место ин тенсивная циркуляция частиц перерабатываемого материала. Паи
меньшая деформация сдвига (следовательно, и наименьшее смеси тельное воздействие) наблюдается в винтовых каналах С - образны секций. В боковых зазорах зацепления имеет место также относи Тельно высокая деформация сдвига.
Вклад переходной зоны (зоны прокатки) в общий процесс смс шеиня значителен (см. кривую 3, рис. 3.58), откуда следует, чг< при количественной оценке смесительного воздействия двухшнековых экструдеров необходимо учитывать перемешивающую сп собность указанной зоны.
При аналитическом описании процессов смешения полиме ных материалов в двухшнековых экструдерах следует, однако, учесть, что если деформации сдвига в зоне прокатки в винтовы каналах С-образных секций и в валковых зазорах зацепления подвергается весь перерабатываемый материал, то смесительному воздействию боковых зазоров зацепления шнеков подвергается часть материала. Поэтому оценку смешивающей способности двухшнековых экструдеров необходимо проводить но величине обобщенной деформации сдвига, накопленной в переходной
• п. и ишгговых каналах С-образных секций и валковых зазо-
,11, . с.
Л>1 = Л>и + ^ос + ^ов* (3.142)
|
t |
суммарная величина обобщенной деформации сдвига в двухшнековом •i«v iir|K*. /11И — обобщенная деформация, накопленная в переходной зоне; Г^ — ымпш. ш деформация, накопленная и шиповых каналах С-образных секций; • «•мишенная деформация в валковых зазорах.
