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由于黏度η是剪切速率γ和料溫T的函數(shù),當(dāng)剪切速率γ增加(即轉(zhuǎn)速n增加)和溫度T增加時(shí),黏度η都會(huì)下降。試驗(yàn)表明,對聚乙烯來說,黏度η和螺桿轉(zhuǎn)速之間有式(12-5)所示的關(guān)系:
式12-6中的指數(shù)與我們實(shí)測的指數(shù)正好相等。 作用在螺桿上的軸向力P由兩部分組成。第一部分是由機(jī)頭壓力P作用在螺桿端面所產(chǎn)生的“靜”壓力P1;第二部分是在擠出時(shí)由于動(dòng)載產(chǎn)生的“動(dòng)”壓力P2,這一部分包括了加料段和計(jì)量段中沿螺桿軸向壓力梯度產(chǎn)生的附加軸向力,例如固體輸送過程推進(jìn)面作用在微元上的正推力(式3-18),流體輸送過程αp/ αx和αp/αz產(chǎn)生的軸向力(圖5-2)等等.動(dòng)載力的計(jì)算是比較復(fù)雜的,目前還沒有一個(gè)準(zhǔn)確而使用的理論公式來計(jì)算這一部分.在大多數(shù)情況下都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來考慮動(dòng)載部分的影響,令P2=KP1,系數(shù)K表示了動(dòng)載部分與靜載部分的比值.K=0.125-0.25,即動(dòng)載部分大約是靜載部分的1/8-1/4.
根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn),證明系數(shù)K的數(shù)值變化幅度很大,從0.48-0.06都有。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速增加時(shí),動(dòng)載部分?jǐn)?shù)值一般都減小,螺桿參數(shù)對動(dòng)載部分也有明顯的影響,例如隨著螺旋升角ф的減小,動(dòng)載部分也會(huì)增大。
圖12-10 加工LDPE時(shí)動(dòng)載系數(shù)K和轉(zhuǎn)速,料溫T以及黏度的關(guān)系 目前在設(shè)計(jì)時(shí)一般取K=0.25,因此: P=1.25π/4D2p≈D2p (12-9) 根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)理論,當(dāng)機(jī)頭關(guān)閉時(shí)機(jī)頭壓力達(dá)到最大值,即: Pmax=6πη1L8n/Htgф (12-10) 由式(12-11)可知:機(jī)頭壓力正比于熔料黏度η1,計(jì)量段長度L3,螺桿直徑D和轉(zhuǎn)速n,反比 于螺紋深度H3的平方以及螺紋升角ф的正切.當(dāng)然,式(12-10)表達(dá)的是在斷流狀態(tài)下的非正常情況,用它來計(jì)算是不合適的.根據(jù)實(shí)測對不同的機(jī)頭由于熔料的不同機(jī)頭壓力總是在一個(gè)范圍內(nèi)變化(表12-6)
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