机头口模中的流动分析.ppt

三、各种断面流道中的流动分析 1、定截面流道 (1)、圆管流道 牛顿流体 幂律流体 Vz (2)、平面狭缝流道 W/H=20 误差 2％ W/H=10 误差 6％ W/H=5 误差 14％ 可挤出板、膜、片材等。忽略流道侧壁的影响。 H W L Vz (2)、平面狭缝流道 牛顿流体 幂律流体 (3)、环形缝隙流道 牛顿流体 Ri R0 幂律流体 F (n,k) ~ Ri/R0 稠度 S=1/n (4) 异形流道 a. 将非规则流道的断面尺寸与规则流道作对比，引入形状系数f 作为修正系数。 流量计算式为： 牛顿流体计算式为： 形状系数是以平行平板压力流作为基准而得到的，如图所示。 平行平板流道 f b. 厚度均一异形流道 牛顿流体 幂律流体 近似认为是狭缝流道，其流量方程： 关键是要找出一个相当于缝模的当量宽度We. W1 W2 W3 三角形 We=W1＋W2+W3 We为当量宽度 圆形 We为当量宽度 R0 Ri R0 Ri L形 We=W1＋W2 We为当量宽度 W1 W2 正方形 We为当量宽度 R0 Ri 正六边形 We为当量宽度 2、收敛形流道 (锥形或楔形流道） （1）圆锥形流道 Z ? R1 R2 R r ? 假设条件： 1、稳定层流； 2、不可压缩的牛顿性流体； 3、收敛角?很小； 4、等温流动。 Vz 流场分析： 建立柱坐标系 速度、剪切速率 Z ? R1 R2 R r ? Vz 形变速率张量 应力张量 Z ? R1 R2 R r ? 流场分析： Vz 简化运动方程： 当锥度很小时 速度分布方程： 解：方程的左边是z的函数，方程的右边是r的函数 Z向的运动方程： （1） 积分： 牛顿流体的本构方程 速度分布方程： R是个变量 流量方程： 任一个截面的流量 积分： （2）V形流道 2、收敛形流道 (锥形或楔形流道） H1 H2 W L ? X Z y h （3）漏斗形流道 （4）锥环形流道 2、收敛形流道 (锥形或楔形流道） ? ? 牛顿流体在纵向收敛的V形流道中作等温稳定层流流动。假设流体不可压缩，忽略流体重力，且2H1/W?0.1,收敛角?很小，求流量Q。 H1 H2 W L ? X Z y h 作业 V END * 第五节 高聚物熔体在 机头口模中的流动 目 录 一、概述 1、机头的结构 2、机头的作用 3、机头的分类 4、机头口模设计原则 二．聚合物熔体通过机头口模的粘弹行为 三、各种断面流道中的流动分析 1、机头的结构 机头组成：粗滤板、分流器、分流器支架、芯棒、口模、调节螺钉等 一、概述 2、机头的作用： a. 将螺杆输送来的旋转状的料流变成直线流动的料流，经口模成型为不同横断面形状的制品。 b. 产生必要的成型压力。 c. 使物料进一步塑化均匀 3. 机头的分类 （1）按用途分 橡胶类 塑料类 （2）按挤出方向分 直向机头 直角机头 侧 一、概述 （3）. 按机头内压大小分 低压机头: 料压力 4 Mpa 中压机头: 料压力 4 ～10 Mpa（管机头） 高压机头: 料压力 10 Mpa（吹膜、纺丝机头） 4、机头口模设计原则 要求：制品尺寸精确、物料均匀、表观光滑 考虑问题： （1）机头流道形状：流体易于充满、均匀挤出、 无过热分解、尽量呈流线形 （2）截面尺寸 适宜的机头压缩比、制品密 实、消除分流器支架造成的结合缝 一、概述 截面尺寸（机头压缩比） 机头压缩比＝ （3）机头、口模尺寸设计 考虑物料的粘弹性，确定合理的挤出产量，通过建立口模设计方程实现口模断面尺寸设计。 一、概述 a、当物料的流量一定时，求口模尺寸、流速与产生的压力降（ΔP）间的关系 。 b、熔体流变性能与口模尺寸和加工工艺条件间的关系。 本节讨论不同口型，如等截面、不等截面、组合流道的口模方程。 考虑两方面的问题 二．聚合物熔体通过机头口模的粘弹行为 1．熔体通过口模的压力损失 以毛细管中流动为例： ΔP总＝ΔPA＋ΔPB＋ΔP ex ΔPA－入口压力损失 ΔPB－通过口模时压力损失 ΔPex－口模出口处压力 P ΔPB L ΔPA ΔPex V L (1) 入口压力损失 流线收敛、扩展引起的流体速度及其分布随流动的变化，产生粘性损耗 分子间的内摩擦产生的粘性损耗 c. 流动过程中大分子构象变化，如