CC BY
23
Наводяться результати дослідження, проведеного на розплаві поліетилену високої густини в циліндричних каналах прямокутної форми, мета якого полягала у визначенні впливу температури розплаву полімеру на величини гідравлічних радіусів
Ключові слова: поліетилен, пристінний ефект, гідравлічний радіус
Приводятся результаты исследования, проведенного на расплаве полиэтилена высокой плотности в цилиндрических каналах прямоугольной формы, цель которого заключалась в определении влияния температуры расплава полимера на величины гидравлических радиусов
Ключевые слова: полиэтилен, пристенный эффект, гидравлический радиус
Results over of the research conducted on fusion of high density polyethylene in the cylindrical ducting of rectangular form are brought, the purpose of which consisted in determination of influencing of temperature of fusion of polymer on the sizes of hydraulic radiuses
Keywords: polyethylene, out wall’s effect, hydraulic radius
УДК 678.057
ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ
РОЗПЛАВУ ПОЛІЕТИЛЕНУ ВИСОКОЇ ГУСТИНИ НА ВЕЛИЧИНИ ГІДРАВЛІЧНИХ РАДІУСІВ ПРЯМОКУТНИХ КАНАЛІВ
В.І. Сівецький
Кандидат технічних наук, професор* 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]
В.О. Безбабін**
Контактний тел.: 097-608-53-20 **Національний технічний університет України „Київський
політехнічний інститут” проспект Перемоги 37, корпус 19, м. Київ, 03056
1. Вступ
В наш час поліетилени широко використовуються в промисловості, як матеріали, що мають найбільш доцільне економічне використання, порівняно з матеріалами, що використовувались раніше. Внаслідок цього постає необхідність розрахунку обладнання, що здійснює виробництво продукції з нього. При розрахунках можливі помилки, які виникають внаслідок відсутності врахування впливу температури матеріалу на величину гідравлічних радіусів прямокутних циліндричних каналів.
2. Постановка завдання
При вивченні реологічних особливостей поведінки поліетилену високої густини марки П-4020^К [1, 2, 3] із середньочисловою молекулярною масою 55500 у круглих каналах була встановлена неінваріантність його кривих течії відносно діаметру каналу, яка пояснювалась наявністю пристінних аномалій. Для каналів прямокутної форми [4, 5] також була виявлена неінваріантність кривих течії відносно гідравлічного радіусу каналу за температур 170°С та 210°С. Цей реологічний ефект сильніше виявляється для каналів з
Е
малим поперечним перерізом, зокрема 2 х 32, 4 х 32, 8х х 32 мм.
Для відображення впливу температури розплаву на величину гідравлічних радіусів прямокутних каналів використаємо криві течії для каналів некруглої форми [4, 5]. Використання таких каналів включає в себе такі випадки, як течія матеріалу в щілині та каналі з поперечним перерізом, що прямує до форми квадрату, які широко використовуються у промисловості.
За допомогою установки, яка призначена для віз-козиметричних досліджень та досліджень профілів швидкостей розплавів полімерів [1], за умов ізотермічного процесу, отримуємо залежності витрати розплаву від перепаду тиску по довжині каналу.
Експеримент по вивченню течії поліетилену високої густини марки П-4020^К було проведено за температур 170°С та 210°С. Для віскозиметричного дослідження були використані канали прямокутного перерізу 2 х 32, 4 х 32, 8 х 32, 16 х 32 та 32 х 32 мм.
3. Результати досліджень
Аналіз кривих течії, які побудовані у подвійних логарифмічних координатах, дозволив зробити висновок [4], що криві течії не є інваріантними відносно гідравлічних радіусів. Криві течії для прямокутних каналів 8 х 32, 16 х 32, 32 х 32 зближуються, перетинаються та лежать одна від одної на меншій відстані як 2 х 32 та 4 х 32.
Величини індексу течії п було визначено в результаті аналізу логарифмічних кривих течії полімерів. Були виділені їх прямолінійні ділянки і визначені реологічні параметри кривих течій на усіх ділянках. Ці дані наведені у табл. 1. Логарифмічні криві течії відповідають каналу 2 х 32.
Таблиця 1
Реологічні параметри кривих течії поліетилену марки П-4020-ЗК
Температура, 0С Напруження зсуву на стінці каналу г, Н/м2*10-4 Ефективний градієнт швидкості Г с-1 1 К Г , с Величина індексу течії п
170 1,3 - 8,6 8 - 500 0,4245
8,6 - 20 500 - 4500 0,3839
210 0,68 - 1,4 5 - 18 0,5774
1,4 - 16,2 18 - 4000 0,4663
Співставлення гідравлічних і реологічних радіусів при течії поліетилену високої густини марки П-4020-ЭК у прямокутних каналах за температур 170°С та 210°С наведені в табл. 2, де проведено порівняння гідравлічних радіусів К-гіХ32 і реологічних радіусів К-щХ32 для прямокутних каналів.
У всіх випадках порівняння гідравлічний радіус перевищує реологічний радіус.
Вплив температури обумовлює дещо вищі значення реологічних радіусів за температури 210°С.
з...............................................
Таблиця 2
Геометричні параметри течії поліетилену низької густини марки П-40200К у прямокутних каналах
Умовне позначення Гідравлічний радіус Кгіх32 , Реологічні радіуси Т„ , м-102 1 ^ КЯіх32
каналу м-102 Т = 170°С Т = 210°С
1 2 3 4
0,176 0,1496 0,1557
0,176 0,1489 0,1539
0,176 0,1469 0,1578
0,176 0,1477 0,1517
4 х 32 0,176 0,1477 0,1506
0,176 0,1471 0,1478
0,176 0,1444 0,1452
0,176 0,1425 0,1408
0,176 0,139 0,1359
0,323 0,2242 0,2365
0,323 0,2253 0,2405
0,323 0,2225 0,2492
8 х 32 0,323 0,2174 0,2348
0,323 0,2163 0,2308
0,323 0,2129 0,2279
0,323 0,2063 0,2247
0,323 0,2123 —
0,53 0,3503 0,3881
0,53 0,3517 0,3866
16 х 32 0,53 0,3521 0,3908
0,53 0,3549 0,3635
0,53 0,3549 0,3376
0,799 0,5196 0,5355
32 х 32 0,799 0,5026 0,5318
0,799 0,4976 0,5179
Висновок
Для всіх типорозмірів каналів прямокутного перерізу значення гідравлічних радіусів перевищує реологічні радіуси в усьому діапазоні температур. Підвищення температури обумовлює збільшення значень реологічних радіусів для всіх досліджених типів каналів. Напрямом подальших досліджень може бути визначення впливу пристінних ефектів при різних технологічних режимах.
Література
1. Исследование профиля скоростей при течении расплава полиэтилена в цилиндрических каналах. / Жданов Ю.А., Дубовицкий В.Ф. // Сб. "Химическое машиностроение”.
- 1968. - вып. 8. - С. 42 - 47.
2. К вопросу о пристенном скольжении расплава полиэтилена./ Жданов Ю.А., Дубовицкий В.Ф. // Сб. "Химическое машиностроение”. - 1969. - вып. 9. - С. 17 - 21.
3. Пристенные эффекты при течении полиэтилена в цилиндрических каналах. / Жданов Ю.А., Дубовицкий В.Ф. // Сб. «Химическое машиностроение». - 1969.
- вып. 9. - С. 21 - 27.
4. Про визначення реологічних характеристик поліетилену високої густини з урахуванням пристінних ефектів. / Крив-ко С.А., Беспалов А.А., Рябинин Д.Д. // Вестник Национального технического университета Украины "Киевский политехнический институт”. - 2009. - № 55. - С. 181 - 185.
5. Течение полиэтилена высокой плотности в прямоугольных каналах. / Рябинин Д.Д. // Сб. ’’Химическое машиностроение”.
- 1976. - вып. 24. - С. 33 - 37.
6. Про реологічний аспект використання поняття гідравлічного радіуса. / Рябінін Д.Д. Мотін A.M. // Вестник Национального технического университета Украины ’’Киевский политехнический институт”. - 2001. -№ 41. - С. 55 - 59.
Наводяться результати експерименту, проведеного на розплаві поліетилену високої густини в циліндричних каналах некруглої форми, мета якого полягала у визначенні впливу пристінних ефектів матеріалу на величину гідравлічного радіусу
Ключові слова: поліетилен, пристінний ефект, гідравлічний радіус
Приводятся результаты эксперимента, проведенного на расплаве полиэтилена высокой плотности в цилиндрических каналах некруглой формы, цель которого заключалась в определении влияния пристенных эффектов материала на величину гидравлического радиуса
Ключевые слова: полиэтилен, пристенный эффект, гидравлический радиус
Experiment results shown obtained from the flux of high density polyethylene in cylindrical non-round tubes, that object was - to find out wall’s effects of material on hydraulic radius influences
Key words: polyethylene, out wall’s effect, hydraulic radius
УДК 678.057
ВПЛИВ РЕОЛОГІЧНОЇ ПОВЕДІНКИ ПОЛІЕТИЛЕНУ НА ВЕЛИЧИНУ ГІДРАВЛІЧНОГО РАДІУСУ
В.І. Сівецький
Кандидат технічних наук, професор* Контактний тел.: (044) 454-92-77, 050-440-98-95
Д.Д. Рябінін
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]
О.О. Гордієн ко**
Контактний тел.: 099-791-97-86 Е-mail: [email protected] **Національний технічний університет України „Київський
політехнічний інститут” проспект Перемоги 37, корпус 19, м. Київ, 03056
1. Вступ
В наш час поліетилени широко використовуються в промисловості, як матеріали, що мають більш доцільне економічне використання, порівняно з матеріалами, що використовувались раніше. Внаслідок чого постає необхідність розрахунку параметрів технологічного процесу і обладнання, що здійснює виробництво продукції. При розрахунках найбільш суттєві помилки
виникають внаслідок відсутності врахування пристінних ефектів, які мають місце при течії поліетилену високої густини.
2. Постановка завдання
На реологічні характеристики поліетиленів впливав молекулярна маса полімеру, характер молеку-
€
