Моделювання процесів охолодження полімерних листів
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-3(21)-60-71Ключові слова:
екструзійна лінія, рівняння балансу, теплова енергія, математична модель, програмний блокАнотація
Актуальність теми дослідження. Охолодження полімерних листів, як і більшість процесів переробки пластмас, належить до неізотермічних процесів, тобто необхідно розв’язувати теплову задачу. Від точного розрахунку теплового балансу дуже залежить кінцевий результат екструзійного процесу. Тому запропонована математична модель та програмний блок для її реалізації допоможуть значно покращити технологічні та економічні показники екструзійних ліній із випуску полімерних листів.
Постановка проблеми. Виготовленню полімерних листів присвячено багато наукових праць. При цьому такому процесу, як охолодження кінцевого продукту після екструзії приділено не багато уваги.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Створено декілька математичних моделей теплових процесів для теплоенергетичного обладнання. Наприклад: для одночерв’ячних, двочерв’ячних, черв’ячно-дискових екструдерів тощо. При цьому запропоновано різні розрахункові схеми, методи та рівняння для їх вирішення.
Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Математичну модель для відображення процесів охолодження полімерних листів після їх екструзії можна вважати розширенням цих досліджень.
Постановка завдання. Основна мета цієї статті полягає в розробці математичної моделі для аналізу температурного поля при охолодженні полімерних листів на екструзійних лініях, що дозволить оптимізувати не тільки технологічні параметри, а й конструктивні характеристики лінії.
Виклад основного матеріалу. При виборі граничних умов треба враховувати реальні конструктивні особливості системи охолодження полімерних листів, що одержують на екструзійних лініях. Представлено розрахункову схему та рівняння теплового балансу. Одержання математичної моделі здійснювалось за допомогою операційного методу, використовуючи інтегральне перетворення Лапласа. Розроблено програму розрахунку параметрів для конкретних умов виробництва.
Висновки відповідно до статті. Приведено сучасний літературний огляд теплових задач. Розроблено математичну модель для моделювання процесів охолодження полімерних листів після їх екструзії. Побудовано програмний блок на базі математичного пакета MathCAD для реалізації розробленої математичної моделі.
Посилання
Берд Р., Стьюарт В., Лайфут Е. Явления переноса. Москва : Химия, 1974. 688 с.
Bőhme G. Strőmungsmechanik nicht-newtonscher fluids. Stuttgart : B.G. Teubner, 1981. 280 s.
Леваничев В. Анализ полной реологической модели течения расплава полимера. Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2015. Т. 2, № 6 (74). С. 11–16.
Леваничев, В. Разработка модели движения расплава полимера в экструдере. Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2015. Т. 5, № 5 (77). С. 7–13.
Кузяєв І. М. Моделювання роботи та проектування екструзійних агрегатів з розробкою елементів САПР : монографія. Дніпропетровськ : ДВНЗ УДХТУ, 2008. 474 с.
Кузяев И. М., Казимиров И. П., Белименко С. С. Моделирование тепловых процессов в рабочих объемах химического и теплоэнергетического оборудования. Вопросы химии и хим. технологии. 2011. № 1. С. 160–167.
Кузяев И. М., Ситар В. И., Сафронова И. В. Моделирование температурного поля в системе корпус – полимерный материал – сердечник червяка для зоны питания одно червячного
экструдера. Вопросы химии и хим. технологии. 2004. № 2. С. 198–204.
Sikora J. W., Sasimowski E. Influence of the length of the plasticating system on selected characteristics of an autothermal extrusion process. Advances in Polymer Technology. 2005. Vol. 24,
№ 1. P. 21–28.
Hwang W. R., Kwon T. H. Chaotic Volumetric Transports in a Sing le-Screw Extrusion Process. Polymer Engineering and Science. 2003. Vol. 43, № 4. P. 783–797.
Kabat O. S., Heti K. V., Kovalenko I. L., Dudka A. М. Fillers on the silica base for polymer composites of constructional purpose. Journal of chemistry and technologies. 2019. Vol. 27(2). P. 247–254.
Hong B. K., Kim H. S., Chung C. I. The flow of polymer melts through the clearance over a barrier flight in extruders. Polymer Engineering and Science. 2002. Vol. 42, № 3. P. 654–662.
Kabat O., Sukhyy, K. Antifrictional polymer composites based on aromatic polyamide and carbon black. Chemistry & Chemical Technology. 2018. Vol. 12 (3). Рр. 326–330.
Диткин В. А., Прудников А. П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. Москва : Наука, 1974. 544 с.
Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. Москва : Наука, 1973. 736 с.
Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / пер. с нем. под ред. С. Ф. Фомина. Москва : Наука, 1976. 576 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Чернігівський національний технологічний університет, 2015
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
