ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Чернобыльский. Кафедра машин и аппаратов химических производств из "Машиностроение и технология химических производств " Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР предусмотрено увеличение производства товаров химической промышленности в 1,7 раза, в том числе пластических масс и смол в 2 раза. Более 50% выпуска синтетических полимерных материалов составляют термопласты. По данным мировой статистики ожидается, что выпуск синтетических материалов сравняется в 1980 г. с выпуском металлов на земном шаре, а к 2000 г. превысит выпуск металлов в десять раз. [c.96] Интенсификация процессов переработки термопластов и модернизация существующего оборудования, создание новых образцов оборудования приобретают в связи с этим решающее значение. [c.96] Благодаря работам отечественных ученых Б. А. Каргина, П. А. Ребиндера, Г. В. Виноградова, А. В. Лыкова и др. созданы основы получения и переработки полимерных материалов в нашей стране. [c.96] Особенно возрастает роль неизотермических явлений при интенсификации процессов переработки, освоении промышленностью новых термостойких полимеров и повышении температурного уровня их переработки. [c.97] Выполненные за последние годы исследования неизотермических процессов переработки термопластов позволяют подвести некоторые итоги и наметить перспективы исследований в этой исключительно важной для техники области. [c.97] Исследования неизотермических процессов переработки нельзя считать самоцелью. Задачей этих исследований должны являться интенсификация процессов переработки, создание новых устройств теплоснабжения, оборудования для переработки термопластов и разработка методов расчета теплоэнергетических параметров оборудования. [c.97] При этом в обычных химических теплообменных аппаратах составляющей рдисс пренебрегают из-за ее малой величины для так называемых ньютоновских жидкостей . Учет диссипативных характеристик в любом случае усложняет постановку и решение неизотермических задач. Классические и наиболее распространенные случаи решения неизотермических задач выполнены при условии независимости теплофизических и реологических свойств жидкости от температуры. В этом случае гидродинамическая обстановка процесса течения принимается заданной, т. е. интегрирование уравнений движения и энергии производится раздельно. В противном случае аналитическое решение задачи невозможно из-за нелинейности дифференциальных уравнений. [c.97] Тогда задача решается более точно, ибо следящая система решения обеспечивается не только функцией диссипации, но и совместным интегрированием системы уравнений — второе приближение. [c.98] Реализация указанных задач выполняется при помощи ЭЦВМ. При этом нами разработан и осуществлен следующий общий метод решения математической модели (2)—(5) для ряда конкретных задач получение функции диссипации, решение уравнения энергии с учетом полученного вида функции диссипации, т. е. определение температурного поля в первом и втором приближениях и затем интегрирование функции диссипации (при известном температурном поле) по всему рабочему объему машины с целью определения мощности диссипации ( дисс (1), а затем и мощности привода. В этом случае энергосиловые параметры оборудования определяются с учетом неизо-термичности процессов переработки термопластов. При этом температурное поле позволяет не только корректно решить уравнение теплового и энергетического баланса, но и обеспечивает технологически допустимый уровень переработки. [c.98] Определение величины ( д се Дает возможность рассчитать по уравнению (1) направление и величину 3нагр. [c.99] При этом возникает ряд интересных задач, связанных с обеспечением переноса необходимого количества энергии ( нагр и с разработкой и расчетом новых систем теплоснабжения, обеспечивающих необходимый уровень процессов переработки и перенос тепловой энергии в стационарных и нестационарных процессах переработки. [c.99] Для расчета абсолютного уровня температурных полей в случае применения степенного закона необходима, по нашему мнению, количественная оценка соотношения вязкой (необратимой, диссипативной) и упругой составляющих энергии, затрачиваемой на деформацию полимера. Это можно выполнить, если исходить из соотношения между средним временем релаксации и временем переработки полимера. Тогда решение системы (2)—(4) с учетом уравнения (6) возможно во всех случаях, кроме тех, когда вязкоупругость полимеров приводит к значительной аномалии гидродинамической обстановки процесса, как это бывает, например, в дисковых и комбинированных экструдерах. Тогда система уравнений (2)—(4) должна решаться совместно с уравнением состояния (7) или ему подобным. [c.99] В результате проведенных нами теоретических и экспериментальных исследований получены соответствующие дифференциальные уравнения и алгоритмы их решения для неизотермических процессов переработки термопластов на валковых, червячных и дисковых машинах, а также при течении расплавов полимеров в каналах различной формы. [c.99] Решение уравнения (9) при помош и ЭЦВМ дает возможность определить температурное поле в межвалковом зазоре при различных начальных и граничных условиях. В соответствии с разработанным методом после определения температурного поля имеются основания для интегрирования функции диссипации по всей зоне деформации, т. е. [c.100] Постоянные интегрирования определяются из граничных условий, которые учитывают начальные температуры полимера и теплоносителей на границах зон машины. [c.102] Проверка рассмотренных выше зависимостей на экспериментальных установках показала хорошую корреляцию с опытными данными. [c.102] При помощи подобных уравнений может быть определен допустимый температурный уровень переработки термопластов или, фактически, пределы интенсификации процессов переработки, когда процессом можно еще управлять за счет внешнего теплообмена. [c.103] Вследствие симметрии потока относительно оси х (р) при т] = О градиенты скорости и температуры также равны О, т. е. [c.105] Реализация теплового удара в данном случае способствует замене внешнего трения гранул внутренним сдвигом. При этом возникают интересные теоретические задачи исследование неизотермического процесса плавления с учетом градиента давления в зонах действия энергетического парадокса , а также разработка и решение математической модели неизотермического напорного течения расплава полимера в дисковой части комбинированных экструдеров, где действует не только градиент давления, развиваемый червяком, но и нормальные напряжения в дисковом рабочем зазоре. Ожидает своего решения также неизотермический процесс плавления и образования расплава в чисто дисковых экструдерах, хотя нам и представляются более перспективными комбинированные экструдеры, которые могут обеспечить стабильный режим переработки термопластов. [c.107] Учитывая тенденцию к интенсификации процессов переработки, необходимо также решать вопросы управляемости процессов переработки с позиций неизотермических явлений, т. е. определять возможный предел интенсификации процессов переработки. [c.107] Вернуться к основной статье