剪切流动区域R*Z7剪切流动区域2将其流速分布分为两部分:中心:r<r*,r<ry,固体状不流动,柱塞区;两侧:r>r*,r>y,剪切流动:r=ry,过度区r=r*,柱塞形流动(a)与抛物线形流动(b)的比较(a)由于柱塞流动中液体受到的剪切力作用小,所以混合效果差,制品性能不好,抛物线流动中有旋涡的存在,混合效果好。如:PVC、PP柱塞流动PE无柱塞流动,染色均匀。可看出,非牛顿流体在圆管中的流动是稳的。剪应力呈线性分布,管壁处剪应力和剪切速率最大,中心流速最大。实际情况:管壁处流速不为零。原因:1、有滑动存在。2、加入润滑剂,滑动变大。(PVC加入硬脂酸)3、悬浮液可能分层,管壁粘度较小。4、分子量分布宽的聚合物,低分子物质趋向管壁。(三)圆管中的非等温流动等温流动在实际中有误差,不等温的原因有:1.工艺上人为使其不等温聚合物加工常在高温下进行,高温及剪切热易引起降解。为避免此类现象,在每个区段加工温度不同,如挤出机
将其流速分布分为两部分: 中心:r<r*,г<гy,固体状不流动,柱塞区; 两侧:r>r*,г> гy,剪切流动; r=r*, г=гy,过度区 柱塞形流动(a)与抛物线形流动(b)的比较 由于柱塞流动中液体受到的剪切力作用小,所以混合效果差,制品性能不好,抛物线流动中 有旋涡的存在,混合效果好。 如:PVC、PP 柱塞流动 PE 无柱塞流动,染色均匀。 可看出,非牛顿流体在圆管中的流动是稳的。剪应力呈线性分布,管壁处剪应力和剪切 速率最大,中心流速最大。 实际情况:管壁处流速不为零。 原因: 1、有滑动存在。 2、加入润滑剂,滑动变大。(PVC 加入硬脂酸) 3、悬浮液可能分层,管壁粘度较小。 4、 分子量分布宽的聚合物,低分子物质趋向管壁。 (三) 圆管中的非等温流动 等温流动在实际中有误差,不等温的原因有: 1.工艺上人为使其不等温 聚合物加工常在高温下进行,高温及剪切热易引起降解。为避免此类现象,在每 个区段加工温度不同,如挤出机
2.剪切产生摩擦升温剪切力分布呈直线梯度分布,剪切力不同,摩擦热不同,温度升高。3.流动过程中有压力降而冷却压力降低,聚合物体积膨胀而吸热,聚合物冷却。4.壁面的热传导一Toor半经验公式温度在管子中的分布一T-T =[1+(22nr(3n +1))aT][1-() n 1--αT[1-()]T。-Twnt1R2n(n+l)二、聚合物液体在狭缝通道中的等温流动所谓狭缝通道是指那些厚度远比宽度小得多的通道。最典型的代表是挤出板材或薄片的平直口模。当圆形环口的圆周长比口模间隙(即厚度)尺寸大得多的情况,亦即构成环形口模的外径RO与内径只Ri接近时,也可以当成狭缝通道来处理。吹塑管形薄膜和挤出大尺寸圆管的口模属于这种情况。生产流涎薄膜的口模也是一种狭缝通道。平行板狭缝通道中聚合物流体的受力分析PIP'-APPPor1PF3!F1F2.IBA2dr:L(a)APT,=h(距中平面任意h处的剪应力为:LHAP,!n1液体的流速在壁面为零,在中平面处最大:Vo=-H(-ntlnL在距中平面任意位置h处Z方向的流速为:n+1n+1AP!1+1hn-)"[H "-h" ]=vo[1-nVh =(nLHn+1gn)vo平均流速:Vh2WH2n+12nHAPn+1/Q=2()v.WH=)HW(2n+12n+1nL
2.剪切产生摩擦升温 剪切力分布呈直线梯度分布,剪切力不同,摩擦热不同,温度升高。 3.流动过程中有压力降而冷却 压力降低,聚合物体积膨胀而吸热,聚合物冷却。 4.壁面的热传导 温度在管子中的分布——Toor 半经验公式 二、聚合物液体在狭缝通道中的等温流动 所谓狭缝通道是指那些厚度远比宽度小得多的通道。最典型的代表是挤出板材或薄片 的平直口模。 当圆形环口的圆周长比口模间隙(即厚度)尺寸大得多的情况,亦即构成环形口模的外 径 R0 与内径只 Ri 接近时,也可以当成狭缝通道来处理。 吹塑管形薄膜和挤出大尺寸圆管的口模属于这种情况。 生产流涎薄膜的口模也是一种狭缝通道。 平行板狭缝通道中聚合物流体的受力分析 距中平面任意 h 处的剪应力为: 液体的流速在壁面为零,在中平面处最大: 在距中平面任意位置 h 处 Z 方向的流速为: 平均流速: ][1 ( ) ] 2 ( 1) (3 1) ) ][1 ( ) ] [ 1 2 [1 ( 2 3 1 2 0 R r T n n n R r T n n T T T T n n W W − + + − − + = + − − + ( ) L P h h = n L H P n n v H 1 0 )[ ] 1 ( + = − )( ) [ ] [1 ( ) ] 1 ( 1 0 1 1 1 n n n n n n n h H h H h v L P n n v + + + − = − + = 0 ) 2 1 ( 2 v n n WH Q vh + = = n L H P H W n n v WH n n Q 2 1 0 ) ( ) 2 1 2 ) ( 2 1 1 2( + = + + =