GŁOWICE DO WYTŁACZANIA MGR INŻ. SZYMON ZIĘBA

Transkrypt

1 GŁOWICE DO WYTŁACZANIA MGR INŻ. SZYMON ZIĘBA

2 GŁOWICE WYTŁACZARSKIE Zadaniem głowic wytłaczarskich jest nadanie przetwarzanemu w procesie wytłaczania materiałowi żądanego kształtu i wymiarów, przy zapewnieniu jednorodności termicznej i mechanicznej w całej objętości tworzywa.

3 KLASYFIKACJA GŁOWIC głowice o kołowym przekroju części formującej, głowice o płaskim przekroju części formującej, głowice o pierścieniowym przekroju części formującej: zasilane centralnie, zasilane bocznie (z rozdzielaczem walcowym lub stożkowym), głowice o przekrojach części formujących innego typu, głowice do współwytłaczania, głowice kablowe i światłowodowe.

4 PODSTAWOWE OBLICZENIA PROJEKTOWE określenie związków między natężeniem przepływu tworzywa a gradientem (spadkiem) ciśnienia w kanale, wyznaczenie czasu pobytu tworzywa w głowicy, ocena globalnego przyrostu temperatury tworzywa, prędkość przepływu, obliczenia wytrzymałościowe, obliczenia cieplne.

5

6 WARTOŚCI ZALECANYCH, CAŁKOWITYCH SPADKÓW CIŚNIENIA DLA RÓŻNYCH TWORZYW 1. PVC twardy: proszek bar, granulat bar, 2. PVC chlorowany bar, 3. PVC miękki bar, 4. Poliamid bar, 5. Poliuretan bar, 6. Polietylen twardy bar, 7. Polietylen miękki bar, 8. Polipropylen bar.

7 METODYKA OBLICZEŃ Założenia ogólne: - przepływ jest ustalony, - przepływ jest laminarny, - przepływ jest izotermiczny, - przepływ jest w pełni rozwinięty, - ciecz jest nieściśliwa, - brak jest poślizgu na ściance kanału, - pomija się siły grawitacji i bezwładności.

8 KANAŁY GŁOWICY a) POŁĄCZENIE SZEREGOWE I RÓWNOLEGŁE p p Q k i1 i Q i const gdzie: Q całkowite natężenie przepływu, Q i natężenie przepływu w kanale i, Δp całkowity spadek ciśnienia, Δp i spadek ciśnienia w i-tym kanale. Q Q p a) równolegle, b) szeregowo. i k i1 const p i

9 b) KANAŁY ZBIEŻNE I ROZBIEŻNE KANAŁY GŁOWICY gdzie: Δz i Δr wymiary elementarne.

10 ŚREDNI CZAS POBYTU TWORZYWA W GŁOWICY gdzie: t p średni czas pobytu, V k objętość kanału głowicy, Vk [s] Q Q objętościowe natężenie przepływu. t p PRZYROST TEMPERATURY TWORZYWA W GŁOWICY gdzie: ΔT przyrost temperatury, T p c p Δp spadek ciśnienia, [MPa] ; [Pa] ; [N/m 2 ], c p ciepło właściwe, [J/kg C] ; [N m/kg C], ρ gęstość tworzywa, [kg/m 3 ].

11 MODEL NEWTONOWSKI Lepkość: const

12

13

14 OBLICZENIA POGLĄDOWE - stałe zależne od geometrii kanału: K przewodność kanału, K* - oporność kanału. 1 K K a) cylindryczny K R 8L 4 b) płaski 3 WH K 12 L

15 OBLICZENIA POGLĄDOWE stąd: μ lepkość stała w całej głowicy. p K Q Q K p const Q Q i Q K p k i i 1 const p p i p K Q k i i 1

16 METODA OBLICZANIA LEPKOŚCI ODRĘBNIE DLA KAŻDEGO KANAŁU lub równanie materiałowe np. model Kleina (zależność lepkości od szybkości ścinania i temperatury): lg A 2 0 A1 lg A11lg A12 T lg A 2 T A 22 T 2 gdzie: A 0, A 1, A 11, A 12, A 2, A 22 parametry modelu.

17 METODA WYZNACZANIA LEPKOŚCI W FUNKCJI PRĘDKOŚCI ŚCINANIA NA PODSTAWIE WSP

18

19

20

21

22 MODEL NIENEWTONOWSKI np. opisany prawem potęgowym Ostwalda de Waele gdzie: - naprężenie styczne, m współczynnik konsystencji, n wykładnik płynięcia, - prędkość ścinania. m n

23 METODA LEPKOŚCI REPREZENTATYWNEJ Rozwiązanie newtonowskie wygodne, ale niezbyt dokładne. Rozwiązanie nienewtonowskie dokładne, ale bardziej złożone i czasami niewygodne w użyciu. np: dla wykładnika płynięcia 0,25 n 0,5 e k = 0,815, e p = 0,772 e k i e p względny promień reprezentatywny.

24 METODA LEPKOŚCI REPREZENTATYWNEJ gdzie: - kanał kołowy, - kanał płaski. - szybkość ścinania na ściance kanału wg rozwiązania newtonowskiego (inaczej pozorną prędkość ścinania w e k w e p w a

25 GŁOWICE DO PROFILI 1. Metoda podziału przekroju kanału.

26 GŁOWICE DO PROFILI 1. Metoda podziału przekroju kanału. Relacje pomiędzy natężeniem przepływu a gradientem ciśnienia np.: przy zastosowaniu metody lepkości reprezentatywnej: gdzie: s - lepkość reprezentatywna w kanale płaskim, Δp całkowity spadek ciśnienia, L długość kanału, W - szerokość zastępcza, H wysokość kanału. Q 3 W H 12 s p L

27 GŁOWICE DO PROFILI 2. Metoda korekcji kształtu kanału.

28 GŁOWICE DO PROFILI 2. Metoda korekcji kształtu kanału. p 12 Q L B H 3 1 f p gdzie: Δp całkowity spadek ciśnienia w kanale o długości L, B i H wymiary charakterystyczne, f p = f p (H/B) współczynnik kształtu.

29 GŁOWICE DO PROFILI 3. Metoda przekroju ogólnego. 2A R h U gdzie: R h promień hydrauliczny, A przekrój poprzeczny kanału, U obwód kanału. Rys. 8. Przykłady rozwiązań głowic. gdzie: 2 p 2 ( h) U L ( h ) A 3 Q - lepkość tworzywa określona przy hydraulicznej szybkości ścinania, h 2QU 2 A h

30 Polietylen (PE) T=220 [C] spadek ciśnienia - p Legenda:... M= 5 [kg/h]... M= 10 [kg/h]... M= 15 [kg/h]

31 Dziękuję za uwagę.