Purpose. Polymer products are used in industry due to their performance properties. The homogeneity of the melt is essential for the quality of the final product. Uniform distribution of components and properties ensures homogeneity of the product's physical and mechanical characteristics. Insufficient homogeneity can lead to defects in the product. The homogenization zone plays an important role in ensuring a homogeneous melt. In a disc extruder, the homogenization zone consists of four consecutive channels. In order to describe the flow for the entire homogenization zone, it is necessary to model the first channel first. Therefore, the main purpose of this work is to model hydrodynamic and thermal processes during the flow of a non-Newtonian fluid in a straight annular channel in a non-isothermal regime, as well as to create a general procedure for further calculations for other channels. Methodology. The analysis of publications was carried out. The procedure for calculating the velocity and shear rate of the longitudinal and tangential melt flow, the effective melt viscosity, and the calculation of the melt temperature change along the length of the annular gap in an analytical form was developed. Findings. In accordance with the developed procedure, the values of tangential and longitudinal velocities and shear rates were calculated. The graphical dependences of the distribution of tangential and longitudinal velocities and shear velocities of the melt flow along the width of the annular channel, the distribution of pressure and the temperature of the polymer melt averaged over the width of the gap along the length of the annular channel are presented. Originality. In this work, a stationary flow in a straight annular channel was modeled for LDPE of the 15803-020 grade in a non-isothermal regime. A general procedure for further calculations for other channels of the homogenization zone has been developed. Practical value. The given calculation procedure can be applied to the following channels of the homogenization zone, which allows describing the melt flow for the entire homogenization zone.

    Мета. Полімерні вироби використовують у промисловості завдяки їх експлуатаційним властивостям. Гомогенність розплаву має важливе значення для якості кінцевого продукту. Рівномірний розподіл компонентів та властивостей забезпечує однорідність фізичних і механічних характеристик виробу. Недостатня гомогенність може призводити до дефектів у виробі. Зона гомогенізації відіграє важливу роль у забезпеченні гомогенного розплаву. У дисковому екструдері зона гомогенізації складається з чотирьох послідовних каналів. Щоб описати течію для всієї зони гомогенізації, необхідно передусім провести моделювання першого її каналу. Тому основною метою цієї роботи є моделювання гідродинамічних і термічних процесів під час течії неньютонівської рідини в прямому кільцевому каналі в неізотермічному режимі, а також створення загальної процедури подальших розрахунків для інших каналів. Методика. Проведено аналіз публікацій. Розроблено процедуру розрахунку швидкості і швидкості зсуву подовжньої і тангенціальної течії розплаву, ефективної в’язкості розплаву та розрахунок зміни температури розплаву по довжині кільцевого зазору в аналітичному вигляді. Результати. Відповідно до розробленої процедури розраховано значення тангенціальних і подовжніх швидкостей та швидкостей зсуву. Наведено графічні залежності розподілу тангенціальних і подовжніх швидкостей та швидкостей зсуву течії розплаву по ширині кільцевого каналу, розподіл тиску й усередненої по ширині зазору температури розплаву полімеру по довжині  кільцевого каналу. Наукова новизна. У роботі для ПЕВТ марки 15803–020 проведено моделювання стаціонарної течії в прямому кільцевому каналі в неізотермічному режимі. Створено загальну процедуру подальших розрахунків для інших каналів зони гомогенізації. Практична значимість. Наведену процедуру розрахунку можна застосувати для наступних каналів зони гомогенізації, що дозволяє описати течію розплаву для всієї зони гомогенізації.


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    Modeling Of Polymer Melt Flow In The Annular Channel Of A Disk Extruder.
    Моделювання течії розплаву полімеру в кільцевому каналі дискового екструдера




    Publication date :

    2023-03-28


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 1(101) (2023); 37-46



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Ukrainian