Extrusion Russia Edition 3-2018

40 ЭКСТРУЗИЯ 3/2018 лена высокой плотности при температуре 200°C с произ- водительностью 100 кг/ч. Используемый материал — ПЭ марки Hostalen GD9550F фирмы LyondellBasell (Вессе- линг, Германия) с нулевой вязкостью около 10 тыс. Па·с и параметрами Карро B и C, равными 0,1871 и 0,655 1/с соответственно. Для наружных стенок смесителя была принята температу- ра 200°C, в то время как температура перемычек даже при условии, что они в неподвижном состоянии не поглоща- ют и не отдают тепло, была определена равной 202°C. Для пространства вокруг смесителя, через которое протекает расплав, построена расчетная сетка, показанная на рис. 1, состоящая примерно из 3 млн элементов, дополнительно содержащая более крупные расчетные сетки участков вхо- да и выхода. В расчетах модели использовались два разных сценария для температуры на входе начального участка: с одной стороны, однородная температура расплава, а с другой стороны, температурный профиль, описывающий температурное состояние расплава после прохождения прямого канала расплава длиной 5 м. Анализ и интерпретация результатов моделирования В качестве важных для процесса экструзии характеристик смесителя использовались потеря давления в смесителе, средняя температура, тепловая однородность расплава на выходе из смесителя и тепловая мощность смесителя. Последняя может быть описана численно показателем ethermal. Он описывает относительное изменение нако- пленного отклонения температуры δ thermal между темпера- турой на входе смесителя и на выходе из него, при этом по- ложительное значение, например 0,5, означает уменьшение отклонения температуры между температурой на входе и выходе на 50%. Это демонстрируется на рис. 2. На рис. 3 показаны смоделированные области темпера- тур перед смесителем: слева — при условии однородной температуры 200°C на впуске, справа — при применении температурного профиля. Видно, что во втором случае температура расплава значительно выше, однако расплав кажется более однородным. Анализ показателей δ therma l и e thermal подтверждает это наблюдение: в то время как в сце- нарии, показанном справа, накопленное отклонение 1,08 K снижается до 0,62 K, в другом случае оно увеличивается с 0,18 до 0,37 K. Показатели e thermal составляют соответствен- но 0,43 (справа) и 1,14 (слева). Из этого можно сделать вывод, что при отсутствии выраженной температурной погрешности в расплаве статический смеситель вместо улучшения температурной однородности способствует ее ухудшению. Это явление можно объяснить тем, что, хотя в обоих случа- ях в смесителе через нагрев при сдвиге диссипируется оди- ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ И КОМПАУНДИРОВАНИЕ Рис. 2. Схематичное представление накопленной температурной погрешности δ thermal как основы для расчета тепловой мощности смесителя e thermal δ тепловая = Σ |Ti-T средняя | для сечения с i точек данных где e thermal = δ thermal, на впуске – δ thermal, на выпуске δ thermal, на впуске Температура Т средняя, за смесителем Т средняя, перед смесителем Перед смесителем За смесителем δ thermal, на впуске δ thermal, на выпуске Рис. 3. Смоделированная температура перед смесителем (слева — однородная температура на входе, справа — температурный профиль на входе)