Анализ пространственного тепломассопереноса в каналах формующего инструмента при соэкструзии полимеров

Автор: Козицына Мария Владимировна, Труфанова Наталия Михайловна

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 4 т.11, 2018 года.

Бесплатный доступ

На сегодняшний день кабельное производство испытывает потребность в использовании в качестве изоляционного материала сшитого полиэтилена (ПЭ), имеющего более высокую рабочую температуру. Одним из способов получения многослойной изоляции из сшитого ПЭ является соэкструзия привитого ПЭ с последующей сшивкой в паровых котлах. Каналы коническо-цилиндрических конфигураций, найденные авторами в литературе, существенно отличаются от реальных каналов в кабельной головке. В статье приведены постановка и результаты численной реализации пространственной задачи тепломассопереноса для нелинейно-вязких пластмасс в каналах соэкструзионной кабельной головки сложной геометрии. Поскольку трехслойное кабельное покрытие создается в формующем инструменте, важным является исследование и анализ течений расплавов материалов с различными свойствами. Во многом процесс течения определяется нелинейным характером зависимости вязкости расплава как от температуры, так и от тензора скоростей деформации...

Еще

Соэкструзия, реология, сшитые полиэтилены, многослойное покрытие, математическое моделирование, аномально-вязкая жидкость

Короткий адрес: https://sciup.org/143166065

IDR: 143166065   |   УДК: 532.   |   DOI: 10.7242/1999-6691/2018.11.4.28

Analysis of spatial heat and mass transfer in the channels of a forming tool during polymer coextrusion

At present, there is a growing demand for use of crosslinked polyethylene (PE) as an insulating material possessing high operating temperature. One way to obtain multi-layer insulation of cables from cross-linked PE is coextrusion of grafted PE with its further cross-linking in steam boilers. The shapes of conical-cylindrical configuration channels, found by the authors in the literature, are significantly different from the actual cable head. In this article, the formulation and numerical realization of the spatial problem of heat and mass transfer of nonlinear plastics in the channels of a coextrusion cable head of complicated geometry are present. It is important to study and analyze the flows of melts of materials with different properties, because a three-layer coating is created in the forming tool. Largely the flow process is determined by the nonlinear character of the dependence of the melt viscosity on temperature and on the strain rate tensor. For polymer isolation, the cross-linked PE was used...

Еще

Список литературы Анализ пространственного тепломассопереноса в каналах формующего инструмента при соэкструзии полимеров

  • Sunwoo K.B., Park S.J., Lee S.J., Ahn K.H., Lee S.J. Three-dimensional numerical simulation of nonisothermal coextrusion process with generalized Newtonian fluids//Korea-Australia rheology journal. 2000. Vol. 12. No. 3/4. P. 165-173.
  • Микаэли В. Экструзионные головки для пластмасс и резины: конструкции и технические расчеты. СПб.: Профессия, 2007. 472 с.
  • Gifford W.A. A three-dimensional analysis of coextrusion//Polymer Eng. Sci. 1997. Vol. 37. No. 2. P. 315-320.
  • Malkin A.Y. Non-Newtonian viscosity in steady-state shear flows//Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2013. Vol. 192. Р. 48-65.
  • Казаков А.В., Труфанова Н.М. Численное моделирование процесса течения полимера в кабельной головке и анализ зависимости параметров процесса от некоторых теплофизических свойств материала//Вестник ПГТУ. Механика. 2009. № 1. С. 130-136.
  • Dooley J., Rudolph L. Viscous and elastic effects in polymer coextrusion//Journal of plastic film & sheeting. 2003. Vol. 19. P. 111-122.
  • Lee B.L., White J.L. An experimental study of rheological properties of polymer melts in laminar shear flow and of interface deformation and its mechanisms in two-phase stratified flow//Transactions of the Society of Rheology. 1974. Vol. 18. P. 467-492.
  • Southern J.M., Ballman R.L. Additional observations on stratified bicomponent flow of polymer melts in a tube//J. Polymer Sci. Polymer physics edition. 1975. Vol. 13. No. 4. P. 863-869.
  • Бачурина М.В., Казаков А.В., Труфанова Н.М. Численное исследование закономерностей течения аномально вязких жидкостей//Вычисл. мех. сплош. сред. 2015. Т. 8, № 3. С. 298-309.
  • Mitsoulis E., Heng F.L. Numerical simulation of coextrusion from a circular die//J. Appl. Polymer Sci. 1987. Vol. 34. P. 1713-1725.
  • Гончаров Г.М., Гуданов И.С., Ломов А.А. О влиянии параметров заходной зоны цилиндрических каналов на качество агрегированных профилей//Научно-технический вестник Поволжья. 2011. № 6. C. 137-141.
  • Гончаров Г.М., Ломов А.А., Гуданов И.С., Лаврентьев Ю.Б., Юрыгин П.П. Численное изучение процесса размерообразования при соэкструзии трубчатых изделий из резиновых смесей//Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2013. Т. 56, № 12. С. 82-85.
  • Юрыгин П.П., Гуданов И.С., Гончаров Г.М., Ломов А.А. Математическое моделирование соэкструзии длинномерных кольцевых изделий из резиновых смесей//Научно-технический вестник Поволжья. 2013. № 2. С. 267-271.
  • Гуданов И.С., Юрыгин П.П., Гончаров Г.М., Ломов А.А. Определение энергосиловых параметров процесса соэкструзии трубчатых профилей из резиновых смесей//Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55, № 5. С. 116-118.
  • Снигерев Б.А., Тазюков Ф.Х. Двухслойное течение расплавов полимеров в каналах фильер//Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2014. Т. 14, № 3. С. 349-354.
  • Mavridis H., Hrymak A.N., Vlachopoulos J. Finite-element simulation of stratified multiphase flows//AIChE Journal. 1987. No. 33. P. 410-422.
  • Раувендааль К. Экструзия полимеров. СПб.: Профессия, 2008. 768 с.
  • Козицына М.В., Труфанова Н.М., Рябкова Н.А. Численно-экспериментальное определение реологических характеристик полимеров//Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2017. Т. 19, № 1. С. 155-169.
  • Смирнов Е.М., Зайцев Д.К. Метод конечных объемов в приложении к задачам гидрогазодинамики и теплообмена в областях сложной геометрии//Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2004. № 2. С. 70-81.
  • Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.
Еще