Математическая модель процессов тепло – и массопереноса полимера в канале пластицирующего экструдера

Л.А. Ковригин, Н.М. Труфанова, А.Г. Щербинин, В.И. Янков (Пермь)

Переработка полимерных материалов и создание необходимого для этого оборудования представляет одно из важнейших направлений развития современной промышленности. Наиболее широкое применение среди машин, используемых при переработке пластических масс, нашли одночервячные экструдеры. В работе предлагается трехмерная математическая модель процессов тепломассопереноса в канале винта, охватывающая все зоны, начиная от зоны загрузки и заканчивая зоной дозирования. Модель учитывает нелинейность свойств материала, вынужденную конвекцию расплава полимера в условиях фазового перехода, влияние потока утечек расплава полимера через зазор между гребнем нарезки червяка и внутренней поверхностью корпуса на работу экструдера.

В настоящее время существуют две основные группы физических моделей плавления полимера в пластицирующих экструдерах: модели пленочного механизма плавления и модели пробкового механизма плавления. По первой модели происходит постоянная деформация пробки. Вторая модель – бездеформационная. В данной работе предложена пространственная математическая модель этой зоны, построенная на основе анализа результатов экспериментальных работ и учитывающая оба механизма плавления полимера. Проведено исследование влияния этих механизмов на работу экструдера: длину зоны плавления; развиваемое экструдером давление.

Представленная модель позволяет получать наиболее полную картину процесса переработки полимеров на одночервячных экструзионных агрегатах с учетом геометрических, технологических параметров, свойств перерабатываемого материала, а также реализуемого в шнеке температурного поля.