Рис. 5.14. Модель канала червяка и распределение скоростей по вы­ соте канала.

а — схема двухпластннчатой модели канала; б — распределение скоростей пря­ мого потока олр; в — составляющие скоростей обратного потока поСр; г — ре­

зультирующая эпюра скоростей в канале.

скоростей неизменным по оси z. Постоянство вязкости предполагает не только тот факт, что жидкость ньюто­ новская (не учитывается зависимость от скорости сдви­ га), но и неизменность температуры по всему объему канала.

Для указанных условий распределение скоростей слоев в направлении оси х в зависимости от высоты

рис. 5.14,в). Результирующая эпюра скоростей представ­ лена на рис. 5.14,2.

Уравнение (5.7) получено в предположении, что М — = ар/d x = const, т. е. давление в дозирующей зоне изме­ няется (увеличивается) линейно, и все противодавление приходится на эту зону. Этому случаю соответствует пунктирная кривая 3, изображенная на рис. 5.11. В ре­ альных случаях давление распределяется несколько иначе (кривые 1 и 2), причем кривая /, например, соот­ ветствует случаю повышенного сопротивления головки течению расплава полимера.

5.2. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ

5.2.1. Расчет количества полимера, поступающего в головку

Количество расплава AQ, проходящее в единицу вре­ мени через элементарную площадку, равно произведе­ нию скорости расплава через эту площадку vx на ее пло-

204

В этом случае производительность экструдера макси­ мальна, хотя качество выходящего из цилиндра неуплот­ ненного материала неудовлетворительное.

Второй теоретический случай соответствует полному закрытию выхода из цилиндра (например, при помощи заглушки). Очевидно, что Q4= 0, и прямой поток будет pa-вен сумме обратного и утечки, т. е. Qnp= Q 06p+QyT-

3 2 1

Тогда из (5.14) можно найти давление в конце цилиндра, которое будет являться максимально возможным при заданных значениях А, В, С, п и ц:

Ап = (В + С)Артах/р и A /W = B ^ e . (5.17)

Давление Дрта* необходимо знать для расчета кре­ пежных устройств, соединяющих головку с цилиндром экструдера.

Реальному случаю работы экструдера с конкретной конструкцией головки для наложения изоляции или обо­ лочки будут соответствовать рабочая производитель­ ность Qp и рабочее давление (или противодавление) Д|рр, значения которых соответственно меньше, чем QЧтах и Дртах, определяемые по формулам (5.16) и (5.17).

Для нахождения QP и Apv необходимо совместно ре­ шить уравнения, определяющие количества расплава, проходящего через дозирующую зону Q4 и каналы го­

в головку; конусный кольцевой переход между дориом и матрицей; цилиндрический кольцевой зазор между ма­ трицей и токопроводящей жилой (в случае наложения изоляции).

Пропускная способность Ki решетки с числом отвер­ стий т , диаметром отверстий d и толщиной L\

К1=тпйл/\28Li. (5.19)

Пропускная способность Кч конического перехода с геометрическими размерами, указанными на рис. 5.16, равна:

ЛГ~ l/TCi + V^+l/TCa ’

Если геометрические размеры в формулах (5.19) — (5.22) подставлять в метрах, то единицей для констант К будет м3.

Из рис. 5.11 видно, что Ар в уравнении (5.14) равно Apr в (5.18). Однако следует иметь в виду, что это в точ­

сительно Q, т. е. выражая,

например, из (5.18) Aip и подставляя в (5.14), получаем:

Уравнения (5.23) и (5.24) определяют рабочую про­ изводительность и рабочее давление в экструдере.

Значения Qp и Apv можно найти также путем сов­ местного графического решения системы уравнений (5.14) и (5.18). Если построить зависимости Q4 от Ар по (5.14) и Qr от Ар по (5.18), то им будут соответствовать прямые 1 я 2, изображенные на рис. 5.17. Прямую / называют х а р а кт е р и с т и ко й ч е р в я к а , прямую 2 — х а р а к т е р и с т и к о й г оловки . Пересечение ха­ рактеристик червяка и головки (точка А) определяет Qp и Арр. Меняя значение величин, входящих в уравнения (5.14) и (5.18), можно менять наклон прямых 1 и 2 и регулировать таким образом Qp и АрР Так, характе-