Расчёт зоны плавления (стр. 2 из 2)
var {Tb,}Tm,Rom,Ros,k,s:integer;
Vb,Dsh,Vbx,Pvi,Vbz,Vsz,ShN,ShG,H,W,hcp,Vj,Ph,Lamda,LamdaS,
Cm,Psi,X,Z,omega,Y,sigma,Vsy,YY,Zpl:real;
Tg,Ttv:single;
f,fo,f1:text;
begin
Dsh:=0.09;
ShN:=0.09;
ShG:=0.009;
H:=0.011;
Ros:=930;
Rom:=1000;
LamdaS:=0.22;
Lamda:=140000;
Cm:=2060;
Tm:=140;
W:=ShN-ShG;
Vb:=pi*n*Dsh/60;
Vbx:=Vb*sin(Phi);
Vbz:=Vb*cos(Phi);
Vsz:=Q/(Ros*W*H);
Vj:=sqrt(sqr(Vb)+sqr(Vbz)-2*Vb*Vsz);
Ph:=sqrt(Vbx*Rom*(LamdaM*(Tb-Tm)+m*sqr(Vj)/2)/(2*(Cs*(Tm-Ts)+Lamda)));
Psi:=Ph/(Ros*Vsz*sqrt(W));
Zpl:=2*H/Psi;
assign(fo,'Omega.txt');
assign(f1,'Zpl.txt');
if P=0 then begin
rewrite(fo);
rewrite(f1);
writeln(fo,'Zav. Omega ot Z');
writeln(fo,'Z',' ','Omeg');
end;
Z:=0;k:=0;Y:=0;YY:=0;
if l=1 then begin
readln;
writeln(Zav);
end;
Writeln(P:3:3,' ','Zpl=',Zpl:1:5);
assign(f,'Tem.txt');
if j=true then begin
rewrite(f);
writeln(f,'YY',' ','Tg',' ','Y',' ','Ttv');
end
else begin
append(fo);
append(f1);
if l=1 then writeln(f1,Zav);
writeln(f1,P:3:3,' ',Zpl:1:5);
end;
for i:=1 to 5 do begin
X:=W*(1-Ph*Z/(2*Ros*Vsz*H*sqrt(W)));
omega:=Ph*sqrt(X);
sigma:=sqrt(X*2*(LamdaM*(Tb-Tm)+m*sqr(Vj)/2)/(Vbx*Rom*(Cs*(Tm-Ts)+Lamda)));
Vsy:=Vbx*Rom*sigma/(2*Ros*X);
if j=true then
begin
for s:=1 to 6 do begin
Ttv:=(Tm-Ts)*exp(Ros*Vsy*Ros/(LamdaS*Cs)*Y)+Ts;
Tg:=m*sqr(Vj)*YY/(2*LamdaM*sigma)*(1-YY/sigma)+(Tb-Tm)*YY/sigma+Tm;
writeln('Y=',' ',Y:1:2,' ','YY=',YY:1:5,' ','Tg=',' ',Tg:3:3,' ','Ttv=',Ttv:3:1);
append(f);
write(f,YY:1:5,' ',Tg:3:1,' ',Y:1:2,' ',Ttv:3:1);
writeln(f);
YY:=YY+sigma/5;
Y:=Y-0.5;
end;
writeln(f);
close(f);
end;
Y:=0;YY:=0;
k:=k+1;
if j=true then begin
writeln(k,' ','Z=',Z:1:5,' ','sigma=',sigma:1:5,' ','X=',X:1:5,' ','omega=',omega:1:5);
writeln(fo,Z:1:5,' ',Omega:1:5);
readln;
end;
Z:=Z+Zpl/5;
end;close(fo);close(f1);
end;
Begin
clrscr;
Tb:=235;
Ts:=25;
n:=60;
Q:=0.01944;
LamdaM:=0.25;
m:=12000;
Cs:=2010;
Phi:=17.67*pi/180;
j:=true;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
j:=false;
Zav:='Zavis. Zpl ot Tb';
for l:=1 to 5 do begin
Tb:=l*50;
P:=Tb;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
Tb:=235;
Zav:='Zavis. Zpl ot Ts';
for l:=1 to 5 do begin
Ts:=l*10;
P:=Ts;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
Ts:=25;
Zav:='Zavis. Zpl ot n';
for l:=1 to 5 do begin
n:=l*20;
P:=n;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
n:=60;
Zav:='Zavis. Zpl ot Q';
for l:=1 to 5 do begin
Q:=l*0.01;
P:=Q;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
Q:=0.01944;
Zav:='Zavis. Zpl ot LamdaM';
for l:=1 to 5 do begin
LamdaM:=l*0.1;
P:=LamdaM;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
LamdaM:=0.25;
Zav:='Zavis. Zpl ot m';
for l:=1 to 5 do begin
m:=l*400;
P:=m;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
m:=12000;
Zav:='Zavis. Zpl ot Cs';
for l:=1 to 5 do begin
Cs:=l*800;
P:=Cs;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
Cs:=2010;
Zav:='Zavis. Zpl ot Phi';
for l:=1 to 5 do begin
Phi:=l*10*pi/180;
P:=Phi;
Plavlenie(j,P,Tb,Ts,Q,LamdaM,Phi,Zav,n,l,m,Cs);
end;
readln;
end.
Результаты полученные с помощью программы приведены в таблицах:
Zpl=0,61475 м Ф=0,22 и Y=0,308;
Таблица 1. Длина зоны плавления при различных факторах
| Tb, оС | Zpl, м | Ts, оС | Zpl, м | n, об/мин | Zpl, м | Q, кг/с | Zpl, м |
| 200 | 0,43564 | 10 | 0,45068 | 20 | 2,21279 | 0,01 | 0,2181 |
| 250 | 0,43247 | 20 | 0,43925 | 40 | 0,80096 | 0,02 | 0,4465 |
| 300 | 0,42938 | 30 | 0,42751 | 60 | 0,43342 | 0,03 | 0,68634 |
| 350 | 0,42634 | 40 | 0,41544 | 80 | 0,27997 | 0,04 | 0,93899 |
| 400 | 0,42337 | 50 | 0,40301 | 100 | 0,19951 | 0,05 | 1,20602 |
| λm, Дж/(м×с×°С) | Zpl, м | μ, Па·с | Zpl, м | φ, рад | Zpl, м |
| 0,1 | 0,43706 | 400 | 1,76866 | 10,03185 | 0,56336 |
| 0,2 | 0,43462 | 800 | 1,42535 | 20,00637 | 0,41116 |
| 0,3 | 0,43222 | 1200 | 1,2265 | 30,03822 | 0,35364 |
| 0,4 | 0,42987 | 1600 | 1,09284 | 40,01274 | 0,32875 |
| 0,5 | 0,42755 | 2000 | 0,99511 | 50,04459 | 0,32067 |
Таблица 2. Значения ширины пробки при различной длине зоны плавления
| Zpl, м | 0 | 0,1223 | 0,2459 | 0,3689 | 0,4918 | 0,61475 |
| X, м | 0,081 | 0,0648 | 0,0486 | 0,0324 | 0,0162 | 0 |
По данным таблицы построены зависимости:
Рис. 1. Зависимость ширины твердой пробки от длины зоны плавления
С увеличением длины зоны плавления все большее количество полимера плавиться, поэтому ширина твердой пробки становиться меньше.
Рис. 2. Распределение скорости плавления по длине
При увеличении зоны плавления увеличивается объем расславленного полимера, вследствие чего сила трения между внутренней поверхностью корпуса и полимером уменьшается, поэтому полимер будет плавиться с меньшей скоростью.
Рис. 3. Распределение температуры в зоне плавления по высоте канала для жидкой фазы
Рис. 4. Распределение температуры в зоне плавления для твердой фазы
Рис. 5. Зависимость длины зоны плавления от температуры корпуса
При росте температуры корпуса длина зоны плавления уменьшается, т. к. чем больше температура корпуса, тем быстрее полимер будет плавиться, следовательно, длина зоны плавления уменьшится.
Рис. 6. Зависимость длины зоны плавления от начальной температуры полимера
Зависимость на рисунке объясняется тем, что чем больше начальная температура полимера, тем меньше нужно времени для расплава полимера.
Рис. 7. Зависимость длины зоны плавления от частоты вращения шнека
При увеличении частоты вращения шнека возрастает скорость пробки относительно внутренней поверхности корпуса, при этом увеличивается сила трения, а значит и количество выделяемого тепла. При большем количестве выделяемой энергии полимер плавится быстрее, следовательно длина зоны плавления уменьшается.
Рис. 8. Зависимость длины зоны плавления от расхода
С ростом расхода увеличивается объем полимера, следовательно при том же количестве выделяемого тепла потребуется больше времени для расплава полимера, поэтому зона плавления увеличивается.
Рис. 9. Зависимость длины зоны плавления от коэффициента теплопроводности
С ростом теплопроводности полимер быстрее нагревается и плавится, следовательно, уменьшается зона плавления.
Рис. 10. Зависимость длины зоны плавления от вязкости
С ростом вязкости возрастает сила трения между слоями полимера, в следствии чего при взаимном трении гранул полимера друг о друга будет выделяться больше тепла, которое способствует ускорению процесса плавления полимера.
Рис. 11. Зависимость длины зоны плавления от угла нарезки
При увеличении угла нарезки возрастает относительная скорость пробки, следовательно, возрастает сила трения между пробкой и внутренней поверхностью экструдера, выделяется большее количества тепла, что ведет к быстрому расплаву полимера, значит, уменьшается длина зоны плавления.