文档介绍:第章高分子流体的流动分析
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主要内容
高分子流体在圆管中的流动
平行板间的压力流动
平行板间的拖曳流动
环形圆管中的压力流动
环形圆管中的拖曳流动
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为什么要研究高分子流体的流动?
——注射、挤出、吹塑、模压和压延要求不同流变性能的高分子熔体
加工成型设备不同、加工工艺的改变,使高分子流体表现出复杂的流变行为
对不同设备的流道、口模或模具形状进行归纳发现:
流动的截面形状都比较简单:如圆形、环形、狭缝、矩形、梯形或椭圆形等等
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高分子流体在经过成型加工设备中的各种流道的会发生哪些变化?
压力降和速度变化
一方面:高分子流体层间的粘滞阻力及与管道的摩擦阻力所致;
另一方面:流道截面形状和尺寸改变也会引起流体中压力、流速分布和体积流量的变化。
因为影响高分子成型工艺条件的设定,所以需要分析研究。
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压力流动(泊肃叶流动)
——高分子流体在类似圆形管的流道中因受压力作用而产生的流动。
特点:
1)流动的流道边界是刚性和静止不动的;
2)高分子流体受压力推动,受剪切作用;
3)表现稳态流动特征。
如:高分子流体在挤出机口模中的流动
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拖曳流动(库埃特流动)
——对流体流动没有施加压力梯度,在黏性的影响下边界的拖动使流体一起运动。
特点:
1)也是一种剪切流动;
2)流道中的压力降及流速分布受流体运动部分的影响;
如:高分子在挤出机螺槽中的流动
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收敛流动
——高分子流体在截面面积逐渐变小的流道中的流动。
特点:
流动不仅受剪切作用,还受到拉伸作用。
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一维流动
高分子流体在圆管、较宽的平行板状狭缝口模或间隙很小的圆环形口模中的流动。
二维流动
在矩形口模或椭圆形口模中的流动。
三维流动
流速不仅沿断面纵槽两向变化,还沿流动方向变化,如收敛流动。
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高分子流体在圆管中的流动
典型应用:毛细管流变仪、熔体指数测定仪、乌氏粘度计、圆形挤出口模……
实际流动情况非常复杂:
(1)存在自由体积,流动过程中可压缩(百分之几);
(2)高剪切速率下,管壁发生流体滑移;
(3)温度场不均匀,影响密度、黏度、流动速度和体积流率等;
……
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幂律流体在长圆管中的压力流动
理论分析时需作一定的假设:
(1)流体不可压缩;
(2)流动是充分发展的稳定流动;
(3)不考虑末端效应;
(4)边界无滑移;
(5)忽略重力作用;
(6)在圆管中流动是对称的;
(7)等温,忽略黏性耗散;
(8)与流动垂直方向上无压力分布。
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