CC BY
21
----------------□ □--------------------
При дослідженні течії полімерів в некруглих каналах криві течії виявляються неінваріантними відносно гідравлічного радіусу каналу. Для розрахунків некруглих каналів
пропонується метод приведення кривих течії полімерів до інваріантного виду на прикладі поліетилену
Ключові слова: поліетилен,
гідравлічний радіус, крива течії
□ □
При исследовании течения полимеров в некруглых каналах кривые течения оказываются неинвариантными относительно гидравлического радиуса канала. Для расчетов некруглых каналов предлагается метод приведения кривых течения полимеров к инвариантному виду на примере полиэтилена
Ключевые слова: полиэтилен,
гидравлический радиус, кривая течения
□------------------------------□
At research of flow of polymers in unround channels the flow curves appear uninvariant in relation to the hydraulic radius of channel. The method of transformation of flow curves of polymers for the calculations of unround channels is offered to the invariant kind on example of polyethylene
Keywords: polyethylene, hydraulic radius, flow curve ----------------□ □--------------------
УДК 678.057
ІНВАРІАНТНІ КРИВІ ТЕЧІЇ ПОЛІЕТИЛЕНУ НИЗЬКОЇ ГУСТИНИ
В.І. Сівецький
Кандидат технічних наук, професор Кафедра хімічного, полімерного та силікатного
машинобудування* Контактний тел.: (044) 454-92-77, 050-440-98-95
Д. Д. Рябі н і н
Кандидат технічних наук, доцент Кафедра прикладної гідроаеромеханіки і
механотроніки* Контактний тел.: 096-440-22-32
О.Л. Сокольський
Кандидат технічних наук, доцент Кафедра хімічного, полімерного та силікатного
машинобудування* Контактний тел.: (044) 454-92-77, 066-218-64-76 Е-mail: [email protected]
Х. Самандиджан
Студент
Кафедра прикладної гідроаеромеханіки і
механотроніки
*Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут” пр. Перемоги, 37, корпус 19, м. Київ, 03056 Контактний тел.: 093-579-66-68
Вступ
Використання гідравлічного радіусу при розрахунку каналів як способу переходу від каналів прямокутного поперечного перерізу до круглих каналів при течії розплавів полімерів призводить до кривих течії, які неінваріантні відносно гідравлічного радіусу каналу [1]. Для зведення кривих течії розплаву полімерів до інваріантного виду відносно гідравлічного радіусу каналу запропоновано використовувати поряд з гідравлічним радіусом реологічну змінну, яку умовно називають реологічним радіусом і яка залежить від реологічних властивостей неньютонівських рідин [2]. Розрахунок прямокутних каналів при течії розплавів полімерів являє значний практичний інтерес у зв’язку з розповсюдженням таких каналів у обладнанні для виготовлення виробів із полімерів та інших процесах хімічної технології [1].
Аналіз останніх досліджень і публікацій
Для випадків течії розплавів полімерів в круглих і плоскощілинних каналах в роботі [3] запропоновано метод визначення швидкості ковзання і істинної кривої течії полімерів за неінваріантними реологічними характеристиками. Цей метод дозволяє визначити залежність швидкості ковзання на стінках круглого і плоскощілинного каналів від напруження зсуву і істинну криву течії за неінваріантними відносно поперечних розмірів каналів залежностями ефективного градієнту швидкості від напруження зсуву, які були отримані звичайними методами, що дозволяє ураховувати специфічні властивості матеріалу типу композиції на основі ПВХ.
Для каналів з прямокутним поперечним перерізом в роботі [1] встановлено неінваріантність кривих течії розплавів полімерів відносно гідравлічного радіусу каналу, отримані співвідношення, які дозволяють
Є
визначити уточнений радіус каналу RR, який умовно названо реологічним. Розміри досліджуваних каналів були вибрані сумірними із промисловими. Висоту прямокутних каналів було вибрано 2 мм, 4 мм, 6 мм, 8 мм, 16 мм та 32 мм, а ширина залишається сталою і дорівнює 32 мм.
Нерозв’язаною раніше частиною загальної проблеми є застосування реологічного радіусу каналу RR для зведення кривих течії полімерів, неінваріантних відносно гідравлічного радіусу каналу, до інваріантного виду. Зокрема, це необхідно для забезпечення можливості використання даних капілярної віскозиметрії при гідравлічному розрахунку каналів з некруглим поперечним перерізом.
Знаходимо напруження зсуву на стінці і-го каналу
[2]
Яг;
\ 3п
V Яйх32 У
(4)
де п - індекс течії.
Відмічаємо величину напруження зсуву на
кривій течії і-го каналу.
Послідовно переносимо величину напруження зсуву на криву течії каналу 2х32 за умови, що
Постановка задачі
Величину ефективного градієнту швидкості Гк визначаємо за [1]
Метою статті є формулювання алгоритму вирішення задачі зведення кривих течії полімерів, неін-варіантних відносно гідравлічного радіусу каналу, до інваріантного виду.
Вирішення задачі пропонується здійснювати в два етапи. На першому етапі з використанням гідравлічного радіусу ЯГхз2 отримуємо криві течії полімерів, неінваріантні відносно гідравлічного радіусу каналів. Другий етап проводиться з використанням реологічного радіусу каналу ЯяГхз2 і завершується зведенням кривих течії, неінваріантних гідравлічного радіусу каналів, до інваріантного виду.
Виклад основного матеріалу дослідження
На першому етапі для розрахунку гідравлічного радіусу ЯГх32 , напруження зсуву на стінці каналу
та ефективного градієнту зсуву Га користаємо такі співвідношення [2]
Я
Іх32 ХІх32
=г
(5)
Величини
= ТР
, які визначені за
співвідношенням (4) та (5), належать до кривої течії каналу 2х32 і набувають сенсу середнього за периметром напруження тертя на стінці та ефективного градієнту швидкості, які характеризують напружений стан і-го каналу. Такі перетворення можливі для будь-якого каналу. Внаслідок чого криві течії розплавів полімерів, що рухаються у прямокутних каналах, стають інваріантними відносно розмірів поперечного перерізу каналу.
В таблиці 1 наведені розрахункові дані для зведення кривої течії розплаву поліетилену низької густини, неінваріантної відносно гідравлічного радіусу каналу 8х32, до інваріантного виду.
Яг
___ Іх32
(1)
Таблиця 1
Параметри течії поліетилену низької густини марки П-2010-В у каналі 8х32 за температури 150°С
. ДРіх32 ' Цх32
_ Оіх32
2пЯ3
(2)
(3)
де Sixз2 - площа нормального перерізу каналу; - змочений периметр; ДРіх32 -перепад тиску на трубі довжиною Lix32•, Оіх32 - об’ємна витрата.
На другому етапі використаємо співвідношення, наведені у роботі [2].
Алгоритм вирішення задачі складається із наступних операцій.
З використанням співвідношення (1) для гідравлічного радіусу Ягіх32 із співвідношенням (3) визначаємо ефективний градієнт швидкості Га .
З використанням ефективного градієнту швидкості Га , визначеного за рівнянням (3), на кривій течії каналу 2х32 знаходимо величину напруження зсуву тх.
К-Г8Х32, см Реологіч- ний радіус RR8x32, см ТКг8х32 Н/см2 Тх, Н/см2 ^ 8х 32 с-1 К-Я8х32 с-1 п
0,32 Гв 3 ЛЯіх32 0,1972 2,2 1,07 9 39,42 0,4877
150 0,323 0,1988 3,25 1,6 20 85,5 0,4877
0,323 0,2013 3,85 1,93 30 123,63 0,4877
0,323 0,2038 4,9 2,5 50 198,7 0,4877
0,323 0,209 7 3,7 110 405,8 0,4877
0,323 0,1962 10 5,3 225 1008 0,4245
На рис. 1 суцільними лініями показані консистентні криві течії для каналів 2х32 та 8х32 за температури 150°С, отримані в результаті дослідів, які порівнюються із розрахунковими даними.
ТКПхе2 ТШх32 .
К
ви-
Рис. 1. Консистентні криві течії для каналів 2х32 та 8х32 за температури 150°С
Висновки
Наведений у статті метод зведених кривих течії до інваріантного виду дає змогу підвищення точності визначення реологічних характеристик розплаву поліетилену і можливість використання результатів
віскозиметричного експерименту для розрахунку опорів прямокутних каналів довільного перетину.
Перспективи подальших досліджень у цьому напрямку можуть бути направлені на виявлення впливу індексу течії на реологічні характеристики розплаву полімерів.
Література
1. Сівецький, В.І. Пристінні ефекти в процесах переробки полімерних матеріалів [Текст] / В.І. Сівецький, О.С. Сахаров, О.Л. Сокольський, Д.Д. Рябінін. - К.: НТУУ «КПІ», 2009. - 140 с.
2. Рябінін, Д.Д. Про реологічний аспект використання поняття гідравлічного радіуса [Текст] / Д.Д. Рябінін, А.М. Мотін // Вестник Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”. Машиностроение. - 2001. -№ 41.- С. 55-59.
3. Жданов, Ю.А. Метод определения скорости скольжения и истинной кривой течения полимеров по неинвариантным реологическим характеристикам [Текст] / Ю.А. Жданов, Л.А. Иванова, Д.Д. Рябинин // Респ. межв. научно-техн. сб. “Химическое машиностроение”. - 1973. -№ 18.- С. 50-57.
У роботі приведені результати дослідження впливу ступінчастого гартування та гартування з перерваним охолодженням на механічні властивості сталі 10Г12. Показано, що добре сполучення властивостей сталі може бути отримано після раціональних режимів термообробки
Ключові слова: аустеніт, динамічне деформаційне мартенситне перетворення
□ □
В работе приведены результаты исследований влияния ступенчатой закалки и закалки с прерванным охлаждением на механические свойства стали 10Г12. Показано, что хорошее сочетание свойств стали может быть получено после рациональных режимов ступенча -той и прерванной закалок
Ключевые слова: аустенит, динамическое деформационное мартенситное превращение
□--------------------------------□
The results of influence of graded hardening and hardening with interrupted cooling on mechanical properties of steel 10G12 are shown in this research paper. It is proved that due to efficient hit treatment it may be obtained good combination of mechanical properties
Key words: austenite, dynamical
deformative martensite transformation ------------------□ □--------------------
УДК 669.15’.74-194:621.785.52
ПОВЫШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛИ 10Г12 ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
Л.С. Малинов
Доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой* Контактный тел.: (0629) 44-66-58
В.А. Харлашкин
Аспирант*
Контактный тел.: (0629) 44-61-69, 098-575-26-03 Е-mail: [email protected]
О.А. Глебова
Студентка
*Кафедра «Материаловедение» Приазовский государственный технический университет ул. Университетская, 7, г. Мариуполь, Донецкая обл.,
Украина, 87500 Контактный тел.: (0629) 44-61-69
