Введение к работе
Актуальность работы. При производстве и переработке термоплас-чных полимеров часто встречаются процессы, когда материал непре-вно продавливается через фильерные отверстия, которые могут быть нической, цилиндрической или составной коническо- цилиндрической рмы. Примером такого процесса может служить производство гранули-ванных термопластичных полиуретанов (ТПУ), когда выдавливаемая из яьер стренга расплава разрезается на гранулы. Для выбора оптима-ных параметров процессов гранулирования и последующей кристалли-ции гранул необходимо знать распределение температуры и скорости ;плава на выходе из фильеры. Кроме этого, многие технологические эаметры процесса синтеза полимера и конструктивные параметры обо-цования определяются перепадом давления на экструзионной головке інулятора. Для преодоления сопротивления на существующих констру-іях фильерных плит используются громоздкие опорные подшипники и іравлические системы подпора шнеков. В связи с чем возникла необ-іимость создания новой конструкции фильерной головки.
В свою очередь расплавы ТПУ являются высоковязкими термочувст-гельными жидкостями, при течении которых происходит значительная :сипация механической энергии, вследствие чего может наступить шодиструкция полимера. Поэтому для определения оптимальных усло-I работы гранулятора необходимо детальное исследование процессов ізотермического течения расплава в каналах фильеры. Работа выполнялась в соответствии с постановлениями СМ СССР № от 15.06.1983 г., № 888 от 19.09.1985 г., № 1129-332 от 1.1985 г., № 65 от 14.01.1987 г.
Целью работы является изучение процессов течения и теплообмена :оковязких жидкостей с аррениусовской зависимостью реологических ійств от температуры в круглых цилиндрических и конических кана-:, а также каналах, составленных из них, разработка эффективного ода расчета течения и теплообмена в каналах экструзионных голо-грануляторов. Создание надежного способа обработки эксперимен-ьных данных, полученных на вискозиметрах переменного давления с ью определения реологических свойств полимеров. Создание новой трузионной головки, которая позволяет упростить конструкцию гра-ятора.
Научная новизна. Разработан метод расчета процессов неизотер-еского течения высоковязких жидкостей в осесимметричных каналах, орый можно характеризовать как интегро-интерполяционный метод с
частичной дискретизацией области решения. Исследовано влияние ра: личной интенсивности теплообмена с внешней средой на характеристиі течения расплава в цилиндрическом канале. Получено решение зада' неизотермического течения в круглом конвергентном канале с теплові ми граничными условиями третьего рода. Получено решение задачи неї зотермического течения высоковязкой жидкости в составном коничесю цилиндрическом канале при переменной термической активности стені канала вдоль течения. Изучено неизотермическое течение термопласт] чных бингамовских жидкостей в зависимости от интенсивности теплооі мена с окружающей средой. Разработан эффективный способ обработ: вискозиметрических данных, полученных на капиллярном вискозимет переменного давления.
Практическая ценность работы. Результаты работы позволяют зн чительно увеличить точность и надежность выбора оптимальных конст рукторских и технологических параметров грануляторов ТПУ. На осн вании проделанных работ подана заявка об изобретении устройства п дводного гранулирования, на которую получено положительное решени Прогнозируемый экономический эффект от внедрения заявленного ус ройства для двух промышленных установок суммарной производительн стью 240 кг/час гранулята Витур Т-12К составляет „780 тыс. руб. /го
Результаты работы были использованы при разработке гранулят ров ТПУ в УкрНИИхиммаше г. Харьков и в НПО "Полимерсинтез" г. Вл димир.
На Казанском химическом заводе в течении 2- лет эксплуатируе ся разработанное устройство на машинах АШ-90 для синтеза ТПУ.
На защиту выносятся:
результаты и метод решения задачи неизотермического течения вые ковязкой жидкости с аррениусовской зависимостью вязкости от темп ратуры в круглой трубе с учетом теплоты диссипации, поперечных ко вективных потоков теплоты и для тепловых граничных условий третье рода;
метод и результаты решения задачи о неизотермическом течении е соковязкой жидкости в круглом конфузоре с учетом диссипации, поп речного конвективного теплопереноса и при тепловых граничных уел виях третьего рода;
метод и результаты решения задачи неизотермического течения вые ковязкой жидкости в канале фильеры гранулятора, состоящем из кон$ зора и цилиндра;
метод и результаты решения задачи неизотермического течения тє мопластичных бингамовских жидкостей в круглых цилиндрических Kat
ix с учетом диссипации, поперечного конвективного теплопереноса и шловых граничных условиях третьего рода;
результаты определения оптимальных конструкторских и технологи-іских параметров фильеры гранулятора ТПУ и ее конструкция; метод обработки экспериментальных данных, полученных на автомати-їском капиллярном вискозиметре.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы ікладовались на Всесоюзной научно- технической конференции "Роль ілодьіх исследователей и конструкторов химического машиностроения в ализации целевых комплексных программ и важных научно-технических облемм в свете решений XXVI съезда КПСС" (г. Полтава, 1983г.), на есоюзной конференции "Химия и технология производства, переработ-и применения полиуретанов и сырья для них" (г.Владимир, 1984г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Роль молодых исследо-телей и конструкторов химического машиностроения в реализации це-вых комплексных программ, направленных на ускорение научно- тех-ческого прогресса в области" (г. Северодонецк, 1986г.), на Респу-иканской конференции "Повышение эффективности, совершенствование эцессов и аппаратов химических производств" (г. Львов, 1988 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.