Содержание к диссертации
Введение
2. Литературный обзор ю
2.1. Реологические и теплофизические свойства расплавов и растворов полимеров. Ю
2.1.1. Зависимость вязкости полимерной системы от скорости сдвига Ю
2.1.2. Тиксотропия полимерных систем 13
2.1.3. Нормальные напряжения 14
2.1.4. Влияние температуры на вязкостные свойства расплавов и растворов полимеров 15
2.1.5. Влияние давления на вязкостные свойства расплавов и растворов полимеров, 16
2.1.6. Зависимость вязкости от молекулярного веса
и концентрации полимерной системы 16
2.1.7. Теплофизические свойства полимерных систем... 17
2.2. Течение аномально-вязких жидкостей в каналах и зазорах шнековых машин 18
2.2.1. Реодинамика одношнековых машин 20
2.2.2. Реодинамика двухшнековых машин 27
2.3. Выводы и постановка задач исследования 32
3. Теоретическая часть 34
3.1. Изотермическое течение аномально-вязкой жидкости в каналах двухшнековых машин 34
3.1.1. Описание принятой гидродинамической модели течения аномально-вязкой жидкости в канале С-образной секции винта 34
3.1.2. Математическое описание течения аномально-
-вязкой жидкости в канале С-образной секции винта 41
3.1.3. Траектории движения жидкости в канале С-об
разной секции винта 48
3.2. Определение параметров течения аномально-вязкой
жидкости в зазорах двухшнековой машины 51
3.2.1. Течение аномально-вязкой жидкости в валковых зазорах при встречном вращении шнеков 51
3.2.2. Течение аномально-вязкой жидкости в валковых зазорах при одностороннем вращении шнеков 62
3.2.3. Течение аномально-вязкой жидкости в радиальных зазорах между гребнями шнеков и корпусом 74
3.3. Решение задачи об изотермическом течении аномально- -вязкой жидкости в каналах двухшнековой машины с учётом влияния валковых и радиальных зазоров 81
3.3.1. Течение аномально-вязкой жидкости в канале, валковом и радиальном зазорах С-образной секции как в единой гидродинамической системе 81
3.3.2. Определение рабочих характеристик двухшнековой машины по уравнениям аномально-вязкой жидкости 93
3.4. Течение ньютоновской жидкости в каналах двухшнеко-вых машин с учётом влияния валковых зазоров зацепле ния и радиальных зазоров 95
3.4.1. Течение вязкой жидкости в канале С-образной секции шнека 95
3.4.2. Течение вязкой жидкости в валковых зазорах 97
3.4.3. Течение вязкой жидкости в радиальных зазорах 100
3.4.4. Определение рабочих характеристик двухшнеко-вой машины по уравнениям ньютоновской жидкости 101
3.4.5. Построение напорно-расходных характеристик. Графоаналитический метод решения задачи 104
3.5. Краткие выводы по разделу 107
4. Экспериментальная часть III
4.1. Описание экспериментальной установки III
4.2. Приготовление модельных жидкостей и определение их реологических характеристик 11б
4.3. Методика проведения эксперимента 125
4.4. Обсуждение результатов экспериментальных исследований 127
5. Практическое использование результатов работы 134
5.1. Методика расчёта двухшнековых машин 134
5.2. Использование результатов настоящих исследований в промышленности 139
6. Основные результаты работы 142
Литература
- Влияние температуры на вязкостные свойства расплавов и растворов полимеров
- Течение аномально-вязких жидкостей в каналах и зазорах шнековых машин
- Описание принятой гидродинамической модели течения аномально-вязкой жидкости в канале С-образной секции винта
- Приготовление модельных жидкостей и определение их реологических характеристик
Введение к работе
Увеличение производства полимерных материалов, расширение их ассортимента, повышение качественных характеристик является одной из важнейших задач современности. В документах ХХУ1 съезда партии указывается на необходимость довести производство химических волокон и нитей к 1985 году до 1,6 млн. тонн [I] , т.е. примерно в 1,4 раза выше их производства в 1980 году. В 12-ой пятилетке намечается дальнейшее развитие процессов получения высококачественных полимеров с заданными техническими характеристиками, включая армированные и наполненные пластмассы.
Одним из перспективных видов оборудования в данной области являются шнековые машины. Их используют в качестве транспортирующих и перемешивающих устройств, дозаторов, питателей, экструдеров, гомогенизаторов, аппаратов непрерывного растворения, насосов для высоковязких сред, теплообменников, кристаллизаторов, шнековых испарителей и т.п. [2] .
Наиболее существенный вклад в развитие теории шнековых машин внесли следующие советские и зарубежные учёные: Акутин М.С., Балашов М.М., Басов И.И., Бекин Н.Г., Бостанджиян С.А., Боярчен-ко В,И., Казанков Ю.В., Ким B.C., Литвинов В.Г., Лукач Ю.Е., Мир-зоев Р.Г., Первадчук В.П., Силин В.А., Столин A.M., Торнер Р.В., Тябин Н.В., Фройштеттер Г.Б., Шульман З.П., Янков В.И., Берн-хардт Э., Мак-Келви Д.М., Пирсон И.Р.А., Тадмор 3., Тодд Д., Фен-нер Р., Фишер Э., Шенкель Г.
В своём развитии конструкции шнековых машин непрерывно совершенствуются. Усложняется геометрия нарезки шнеков [3, 4] , задаются различные режимы их вращения [5] , решаются проблемы повышения качества смешения [6-9] , универсальности отдельных элементов [Ю] ,
" fj 1^
износостойкости рабочих органов [11-I3] , увеличения абсолютной производительности [14] .
В последние годы всё более широкое распространение получают двухшнековые машины из-за их повышенной способности к гомогенизации, смешению и диспергированию [80] . Широкий сравнительный анализ работы двухшнековых и одношнековых машин [15-20] подтверждает необходимость их серьёзного изучения и развития. Эти машины отлично зарекомендовали себя в производстве наполненных и армированных пластмасс [15-17] ; в процессах получения труб, профилей и пластин из ПВХ [18] ; при переработке и грануляции отходов полиэтилена, полипропилена [19] . Помимо указанных свойств они характеризуются небольшой чувствительностью к изменениям состава смеси, равномерным временем пребывания частиц в зоне дозирования, высокой производительностью при значительных напорах, простотой дозирования трудносыпучих материалов, самоочисткой рабочих поверхностей [20] . В настоящее время с помощью двухшнековой аппаратуры осуществляются следующие технологические процессы [16] : смешение; гомогенизация, сепарация мономеров, олигомеров, включая удаление влаги; процессы связанные с изменением макромолекулярной структуры: сплавление, прививка сополимеров и т.п. Конструктивному развитию этих устройств в основном свойственны перечисленные выше приемы [21-24] .
Однако, вопросы гидродинамики полимерных систем в каналах и зазорах двухшнековой аппаратуры до сих пор не решены до конца. В частности, отсутствует единая методика расчёта напорно-расходных характеристик, а имеющиеся рекомендации носят весьма приблизительный характер. Несмотря на существенное развитие теории течения жидкости в канале прямоугольного сечения, с помощью которой сегодня, в основном, рассчитываются шнековые машины, нет математической модели, позволяющей рассмотреть работу канала винта и различных
зазоров как единой гидродинамической системы. Влияние зазоров на работу двухшнековых машин в настоящее время оценивается, как правило экспериментально. Аналитически эта оценка либо не проводится вообще (т.е. расчёты ведутся в предположении отсутствия зазоров), либо является весьма упрощённой. Это приводит к завышению расчётной производительности [78] , недооценке затрат мощности, не позволяет детально изучить вопросы смешения, выравнивания концентрационных, температурных и деформационных полей. Конструирование двухшнековых машин чаще всего проводится на базе экспериментальных исследований и методов теории подобия[97] .
Следовательно, необходимо глубокое изучение гидродинамических процессов, происходящих в рабочих органах двухшнековых машин. Это позволит сократить время и средства, требующиеся для создания дорогостоящих экспериментальных установок, даст возможность выявить особенности течения полимерных систем в каналах и зазорах, математически списать процессы смешения, гомогенизации и т.п. с учётом влияния на них различных зазоров, получить количественную оценку качества этих процессов, определить напорно-расходные характеристики и потребляемую машиной мощность.
Исходя из изложенного, целью диссертационной работы является:
изучение процессов гидродинамики полимерных систем в каналах и зазорах двухшнековои машины;
решение задачи о течении аномально-вязкой и ньютоновской жидкостей в каналах двухшнековои машины с учётом влияния зазоров на основе разработки соответствующих математических моделей;
- создание новой методики расчёта двухшнековых машин.
Научная новизна работы заключается в:
- разработке математической модели изотермического течения ано
мально-вязкой жидкости в валковых зазорах зацепления двухшнековои
машины;
- f) mm
разработке математической модели изотермического течения аномально-вязкой жидкости в радиальных зазорах между гребнями шнеков и корпусом двухшнековои машины;
уточнении характера движения элементов жидкости в каналах двухшнековых машин;
анализе распределения давления жидкости в направлениях вдоль и поперёк винтовой нарезки шнеков в зависимости от условий работы двухшнековои машины;
разработке математической модели изотермического сложносдви-гового течения аномально-вязкой жидкости в каналах двухшнековои машины с учётом влияния валковых зазоров зацепления и радиальных зазоров;
разработке двумерной математической модели течения ньютоновской жидкости в каналах двухшнековои машины с учётом влияния валковых зазоров зацепления и радиальных зазоров;
разработке графо-аналитического метода расчёта напорно-рас-ходных характеристик двухшнековых машин;
- разработке новой методики расчёта двухшнековых машин.
Автор защищает:
математические модели течения аномально-вязкой и ньютоновской жидкостей в валковых зазорах зацепления шнеков и в радиальных зазорах между гребнями шнеков и корпусом;
математические модели течения аномально-вязкой и ньютоновской жидкостей в каналах двухшнековои машины с учётом влияния валковых и радиальных зазоров;
методику расчёта двухшнековых машин на основе разработанных математических моделей.
результаты экспериментальных исследований.
Основные результаты диссертации изложены в работах [Ю5-ІІЗ] и докладывались на:
^M ^J ^^
IX Всесоюзной межотраслевой конференции молодых учёных и работников предприятий, специализирующихся в области переработки химических волокон.- г. Москва, I98I г.
Всесоюзной научно-технической конференции "Создание прогрессивного оборудования для производства химических волокон'1,- г. Чернигов, 1982 г.
1У Отраслевой конференции молодых учёных и специалистов химических волокон.- г. Калинин, 1983 г.
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Математическое описание течения несжимаемой жидкости основывается на уравнениях неразрывности, движения, энергии и состояния (реологического) [25] . Последнее содержит наиболее существенную с точки зрения реологии характеристику жидкости, динамическую вязкость. Поэтому, для решения задачи о течении и деформации полимерной системы в каналах и зазорах шнековых машин необходимо выяснить, как эта характеристика зависит от технологических параметров и свойств самой полимерной системы. Изучению указанных взаимосвязей посвящен п. 2.1. литературного обзора. В п. 2.2. кратко рассмотрены основные методы анализа и расчёта течения ньютоновских и аномально-вязких жидкостей в каналах и зазорах различных шнековых машин. На основании изложенного материала в п. 2.3. сформулированы задачи настоящей работы.
Влияние температуры на вязкостные свойства расплавов и растворов полимеров
Наиболее распространенным уравнением, связывающим температуру 7 и вязкость полимерной системы, является уравнение Аррениуса [28] : h= f\etlRT , (2.1.3) где И - коэффициент, зависящий от природы материала; R , Е - газовая постоянная и энергия активации.
Зависимость эффективной вязкости от температуры весьма существенна для большинства волокнообразующих полимерных систем (см. например рис. 2.1.2 [28] ). Поэтому, с целью получения стабильных выходных параметров, в большинстве процессов переработки создаются условия, близкие к изотермическим.
Влияние давления на вязкостные свойства растворов и расплавов полимеров.
Сжимаемость целого ряда полимеров при температурах переработки весьма высока. Вследствие этого возможны случаи, когда материал, который пригоден для переработки при атмосферном давлении, может превратиться почти в твердое тело при высоких давлениях шприцевания [28] . Например, для полиэтилена с низкой плотностью увеличение давления на 1000 атмосфер оказывает такое же влияние на вязкость, как понижение температуры на 53С в пределах температур плавления. Наиболее чувствительны к изменениям давления расплавы поливинилхлорида, полистирола и полиметилметакрилата [37] .
Увеличение давления по своему воздействию на вязкость идентично снижению температуры полимерной системы. Учитывать вязкостные изменения при повышении давления можно с помощью переводных множителей, приводимых в [37] .
Зависимость вязкости от молекулярного веса и концент рации полимерной системы.
Для большинства хорошо изученных полимеров с длинноцепочечными молекулами зависимость между эффективной вязкостью и средневзвешенной длиной полимерной цепи Z может быть представлена выражением [38] : fy-a gZ+К . (2.1.4) Здесь к - некоторая функция температуры. Это уравнение следует рассматривать как эмпирический закон течения, который, по-видимому, справедлив для любых гибких длинноцепочечных молекул и их растворов.
Характер течения коротких полимерных цепей определен менее ясно. В качестве грубого приближения можно пользоваться таблицей соотношений, приводимой в [38] . Здесь же приведены выражения, связывающие вязкость и молекулярный вес полимеров с очень длинными молекулярньми цепями.
Известные эмпирические выражения, определяющие зависимость вязкости от концентрации растворов действительны только в узком диапазоне концентраций. В частности, для растворов полиакрилонитрила в диметилформамиде зависимость наибольшей ньютоновской вязкости jUo от концентрации с выражается уравнением Аррениуса [30] : jio= ехp (6i-c) (2.1.5) где Л , ВІ - константы. 3L изменяется в зависимости от температуры, молекулярного веса и вида полимера.
Имеющиеся в литературе данные недостаточно освещают зависимости теплофизических свойств волокнообразующих полимерных систем от различных технологических параметров. В качестве примера зависимости теплоемкости С от температуры можно привести уравнение, соответствующее диметилформамидным растворам сополимера акрилонит-рила концентрацией 21,6% в диапазоне 20.,.60С[30] : С = №0 + 8,кТ . (2.1.6) Здесь Т - температура в С.
Влияние концентрации на теплоемкость диметилформамидных растворов сополимеров акрилонитрила при температуре 25С изучалась Ци-перман и Серёгиным (ВНИИСВ). Установлено, что в диапазоне концентраций от О до 2Zfo теплоемкость растворов можно определять как сумму теплоемкостей входящих компонентов.
Для демитилформамидных растворов поливинилхлорида этими же ис-ледователями установлено линейное изменение теплоемкости при 25С от 2010 до I59I дж/кгТрад. при изменении концентрации ПВХ от О до 60% соответственно.
Как отмечается в [30] , теплопроводность расплавов и растворов волокнообразующих полимеров весьма низка по сравнению, например, с водой или металлами. Поэтому в математическом описании теплообмена при течении полимерных систем в шнековых машинах кондуктив-ную составляющую можно не рассматривать.
Зависимость плотности диметилформамидных растворов полиакрило-нитрила от температуры выражается слабо, являясь практически линейной [30] .
Течение аномально-вязких жидкостей в каналах и зазорах шнековых машин
Решение полученной системы пяти трансцендентных уравнений может быть найдено только с помощью ЭВМ. В работе [56] отмечено, что при указанных в [54] условиях и при допущении отсутствия распределения температур по глубине канала, задача сводится к анализу процесса сложного сдвига в изотермической постановке и к отдельному интегрированию уравнения теплообмена. Для случая гиперболического вида зависимости вязкости от температуры получены аналитические выражения для определения разогрева жидкости, перепада давления в канале и расхода мощности. Та же задача, но с учетом конвективных членов численно решена в работе [57] . В работе [58] проведен анализ влияния на процесс тепло-массопереноса зависимости теплоемкости жидкости от температуры. Установлено, что пренебрежение этой зависимостью приводит к завышению расчетных температур и занижению перепада давления. Наиболее полным можно назвать анализ процесса тепло-массопереноса в канале обычного шнека, проведенный в работе [59] с использованием численного метода. Исследования позволили оценить влияние температуры, аномалии вязкости, трения о боковые стенки канала, нелинейных членов в уравнениях движения на расчет основных показателей шнековых машин.
Применительно к машинам со сходящимся каналом неизотермическая задача в условиях сложного сдвига рассмотрена в работах [60, 6l] . С использованием плоской модели канала получены уравнения для определения профиля скорости, температуры, перепада давления и потребляемой машиной мощности. Учтены зависимости вязкости и теплоемкости жидкости от температуры.
В работе [62] рассмотрен неизотермический двумерный сложный сдвиг аномально-вязкой жидкости в условиях плоской модели канала с учетом пристенного скольжения. Решение задачи осуществлено чис ленным методом. Исследованы распределения эпюр скоростей, температур, градиентов давления по длине канала. Построены зависимости температуры, мощности, КПД, перепада давления от величины расхода жидкости.
Теории одношнековых ленточных машин посвящены работы [63-73] . Ленточная шнековая машина представляет собой жёсткую пружину с витками, как правило, прямоугольного сечения, вращающуюся относительно неподвижных наружного и внутреннего цилиндров. В случае машины со сходящимся каналом сечение витков имеет трапецидальную форму, а сама пружина вращается относительно неподвижных наружного цилиндра и внутреннего конуса.
В работе [63] в условиях простого изотермического сдвига аномально-вязкой жидкости с использованием плоской модели канала получены аналитические выражения для скоростей потока, градиента давления, производительности, мощности и КПД машины. Установлено, что давление и производительность, развиваемые ленточной машиной, намного превышают возможности обычного шнека. Кроме того, ленточный шнек лучше обычного перекачивает жидкости, обладающие повышенной адгезией к материалу винта. Вопросам смешения неньютоновских жидкостей в ленточных машинах посвящены работы [64-66] . Получены уравнения для определения спектра времён пребывания частиц расплава полимера в смесителе и величина их накопленной деформации в зависимости от первоначальной ориентации частиц на входе в канал. Установлено, что с увеличением угла подъёма винтовой линии деформация материала уменьшается, а качество смеси ухудшается; ленточный шнековый смеситель по сравнению с обычным имеет более равномерный спектр времён пребывания и более высокую степень деформации.
Изотермическое течение аномально-вязкой жидкости в условиях сложного сдвига в сходящемся канале ленточного насоса рассмотрено в работах [б7, 68] . В работе [67] задача решена с использованием плоской модели канала. Совместное решение уравнений движения по длине и ширине канала и реологического степенного уравнения с учетом условий прилипания жидкости к корпусу и конусу, а также условия равенства нулю расхода поперек канала дает систему четырёх трансцендентных уравнений. Их решение получено численным методом. В работе [68] отмечено, что плоская модель канала винта справедлива лишь для шнеков, у которых наибольшая глубина каналов много меньше их средних радиусов. Это обуславливает целесообразность применения в ряде случаев цилиндрической модели канала винта. В условиях предыдущей задачи с использованием цилиндрической модели получены уравнения для определения поля скоростей, перепада давления и потребляемой насосом мощности.
В работах [ 69-72] приведены результаты исследования гидродинамики и смешения неньютоновской жидкости в ленточных шнековых машинах со сложной геометрией канала. На рабочих поверхностях корпуса и сердечника таких машин выполнены винтовые нарезки одного шага и направления с пружиной. В работе [69] рассмотрено простое изотермическое смешение расплава полимера и красителя в условиях простого сдвига в плоской модели канала винта. Получены выражения для определения эпюры скоростей, расхода, градиента давления, времён пребывания и величины полной деформации сдвига материала в зависимости от первоначального расположения его частиц на входе в смеситель. Эта же задача, но в условиях сложного сдвига решена в работах [70, 71] . Установлено, что в данной конструкции имеются циркуляционные потоки от выхода аппарата к входу и обратно, что выгодно отличает её от обычных шнековых смесителей.
Описание принятой гидродинамической модели течения аномально-вязкой жидкости в канале С-образной секции винта
Для проведения теоретического анализа установившегося, ламинарного, изотермического течения аномально-вязкой жидкости в каналах и зазорах двухшнековых машин воспользуемся плоской моделью канала винта и принципом обращения движения. Мысленно остановим один из винтов, а корпус заставим двигаться в обратную сторону со скоростью его внутренней поверхности Vo , равной окружной скорости наружной . поверхности остановленного винта. Другой же винт пусть обкатывает остановленный, двигаясь в ту же сторону, что и корпус. Ось х направим вдоль канала винта, ось у - поперёк его, а ось г - по глубине канала. Начало координат свяжем с дном канала. Окружную скорость корпуса разложим на две составляющие по осям зо у Составляющая скорости вдоль канала равна Vo COS Ф а в направлении поперёк канала - Vo 3 і П Н7 , ,де f - -гол лодъёма аинтовой линии По осям X у действуют градиенты давления 9Р/дх /L. где Р - давление жидкости в канале. На рис. 3.I.I. показаны схемы двухшнековых машин со встречным и однонаправленным (односторонним) вращениями винтов. На рис. 3.1.2. показана схема плоской модели канала одной С-образной секции винтовой нарезки шнека. Поверхность гребня соседнего шнека, замыкающая канал С-образной секции схематично представлена плоскими вертикаль ньми стенками.
Для принятой модели канала запишем выражения, определяющие: - скорость верхней пластины (скорость внутренней поверхности корпуса) Vo : 1=ЯІ)По , СЗ.1.1) - скорость верхней пластины вдоль канала (вдоль оси X ) Vx : V,-У» cosv-ЯҐБЛОcos г , (3.1.2) - скорость верхней пластины поперёк канала (вдоль оси у ) VB ; Vtf= Vo3/nr=JTDn05inf , (3.1.3) - скорость движения С-образных секций вдоль оси шнеков Vtno fDnotgW"VotgV , (3.1.4) - скорость движения выжимающего гребня вдоль оси X (скорость движения торцевой стенки канала С-образной секции) Vr Уг= SmV= V = mV Vзл.o; в выражениях (3.I.I) - (3.1.5); D - наружный диаметр шнека; /?о - число оборотов шнеков в секунду; t - осевой шаг винтовой нарезки.
Из (3.1,2) и (3.1.5) следует, что скорость движения выжимающего гребня вдоль канала остановленного шнека больше скорости движения верхней пластины в направлении оси х в следующее число раз: - 38 Yr/Vx = (V0//OSY))(V0-COSY) = l/cos 4 . (з.і.б) Поскольку двухшнековые машины транспортируют материал за счёт действия выжимающего гребня [78] , теоретическую производительность канала С-образной секции без учёта зазоров Q определим через скорость Ус м„ _ жЪп0Н$ „в Qr= М ЙГ НВ1еП0 » (3.1.7) где 3 , М - ширина и глубина канала винта в его нормальном сечении; fp - длина С-образной секции, определяемая по формуле: Сс-5ґ(((+Н)/дат . O.I.8) где и - внутренний диаметр шнека.
На рис. 3.1.3 в соответствии с [30» 78j показаны возможные эпюры скоростей течения жидкости в направлениях вдоль ЪТХ и поперёк 1іГу канала винта в зависимости от граничных условий по давлению и от наличия зазоров. При построении эпюр считалось, что длина канала С-образной секции 1К много больше его ширины $ , которая в свою очередь много больше глубины канала И . Это допущение позволило не учитывать изменения скоростей жидкости вблизи боковых и торцевых стенок канала, возникающие из-за трения об эти стенки.
Приготовление модельных жидкостей и определение их реологических характеристик
Эксперимент проводился на трёх модельных жидкостях, представляющих собой растворы карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в шестипро-центном водном растворе ЛГаОН с содержанием КЩ 10; 12,5; 15% соответственно. Для щелочных растворов НМЦ характерна устойчивость вязкостных свойств во времени. Первоначально было приготовлено 60 литров 10-процентного раствора КЩ в щёлочи. Расчёт навесок компонентов производился в следующем порядке. Содержание ШЦ в 60 кг 10-процентного раствора - б кг. Содержание щёлочи в 60 - б = 54 кг растворителя - б%. Следовательно, необходимое количество _\ГйОН : 54 6/100 = 3,24 кг. Содержание NflOH в сухих гранулах - 98%. Значит, требуемое количество навески гранул сухой щёлочи: 3,24/0,98 = 3,3 кг .
Для получения 12,5% раствора ЮЩ следует добавить в полученный 10% раствор (54-12,5/87,5)-б = 1,71 кг КЩ. Соответственно для 15% раствора - (54-15/85) - (б + 1,71) = 1,8 кг сухой ШЩ.
Растворение гранул щёлочи непосредственно в реакторе с мешалкой затруднено из-за возможного попадания их в выходной патрубок с последующим разбуханием и образованием твёрдой пробки, растворяющейся крайне медленно. Кроме того, реакция растворения гранул в воде сопровождается интенсивньм экзотермическим эффектом. Поэтому, приготовление водного раствора _1\ГаОН проводилось порционно с несколько большей концентрацией в отдельных ёмкостях по 10 л. Далее растворы сливались в реактор, куда было добавлено необходимое количество воды для получения окончательной расчётной концентрации .
Затем при включённой мешалке в реактор постепенно засыпалась сухая КЩ в расчётном количестве. Растворение КЩ проводилось в течение 8 часов при включённой мешалке, после чего раствор в течение часа прогонялся через двухшнековый насос по замкнутому контуру с целью выравнивания концентрационных полей.
После снятия семейства напорно-расходных характеристик на модельной жидкости с содержанием КЩ 10% добавлением в реактор су - 122 хой навески КМЦ в расчётном количестве была получена следующая модельная жидкость с содержанием 12,5% КМЦ, а затем - модельная жидкость с содержанием 15% КМЦ.
Отбор проб каждой модельной жидкости для снятия кривых течения и температурно-вязкостных зависимостей проводился как перед нача лом так и по окончании экспериментов. Зависимости начальных нью тоновских вязкостей от температуры (см. рис. 4.2.1) были получены с помощью шарикового вискозиметра Гепплера, допускающего 0,5% ошибки. Кривые течения представленные на рис. 4.2.2 в логарифми ческих координатах "напряжение сдвига - скорость сдвига", получе ны при 22С с помощью ротационного вискозиметра "Реотест-2" в ин тервале и шарикового вискозиметра АКВ-2 в интерва ле Снятие кривых проводилось в соответствии с ГОСТ 7163-63. Максимальная погрешность опытов составила 7%. В ре зультате этих исследований было установлено, что реологические свойства модельных жидкостей не менялись во времени, затраченном на проведение эксперимента, и не зависят от предыстории сдвига. Из рис. 4.2.2 видно, что модельные жидкости при небольших скорос тях сдвига подчиняются ньютоновскому закону "/М/Г Однако при -ЙТ ,4 жидкости начинают проявлять аномально-вязкие, а именно - псевдопластичные свойства, как и большинство волокнообра зующих полимерных систем. Их поведение с достаточной степенью точ ности можно описать степенным законом Т D lYl Y .В лога рифмических координатах величина П определяется как тангенс угла наклона касательной к кривой течения, проведённой в интере сующей нас точке. Величина D определяется отрезком оси ординат от нуля до точки пересечения с этой касательной.
