Гидродинамические и тепловые процессы в рабочих органах машин по переработке реологически сложных сред - Автореферат

Гидродинамические и тепловые процессы в рабочих органах машин по переработке реологически сложных сред 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Кутузов Александр Григорьевич Казань 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» Научный консультант: доктор технических наук, старший научный сотрудник Тазюков Фарук Хоснутдинович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Богданов Валерий Владимирович доктор технических наук, профессор Данилов Юрий Михайлович доктор технических наук, старший научный сотрудник Любортович Сергей Анатольевич Ведущая организация: ОАО «Нижнекамскнефтехим», г. Нижнекамск Защита состоится «10» апреля 2009 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.11 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркса, 68 (зал заседаний Ученого совета). Автореферат разослан ___ _____ 2009г. Ученый секретарь диссертационного совета Герасимов А.В. вязкоупругий клиновый вал газовый 1. Полимерные растворы и расплавы при течении в каналах машин и аппаратов химической технологии в ряде случаев показывают эффекты, не характерные для ньютоновских жидкостей. В том числе дестабилизирующее влияние оказывают пульсации давления, связанные с образованием застойных зон в угловых областях формующей головки экструдера, образование радиальной температурной неоднородности экструдата, периодическое проскальзывание экструдата, связанное с ориентацией макромолекул полимеров в пристенных слоях расплава ( -эффект) и наличием значительных пиков напряжений и давления в выходном сечении формующей головки. Разработать математическую модель течения вязкоупругой жидкости в зазоре между вращающимися валками с использованием клинового устройства. 2. Разработать математические модели движения газовых пузырьков для различных случаев сдвиговых потоков вязкоупругой жидкости и миграции газовых пузырьков в канале, образованном поверхностями вращающегося валка и неподвижного клина. 3. На основе результатов математического моделирования течения неньютоновской жидкости в зазоре между вращающимися валками с использованием клинового устройства, математического моделирования движения газовых пузырьков в зоне деформации и экспериментальных исследований оценить влияние реологических свойств жидкости и технологических параметров процесса на поведение газовых пузырьков и выходные характеристики процесса каландрования. 4. К новым результатам можно отнести: - поставлена и решена задача движения вязкоупругой жидкости в зазоре между вращающимися с разными угловыми скоростями валками с использованием клинового устройства; - поставлена и решена задача движения газовых пузырьков для различных случаев сдвиговых потоков вязкоупругой жидкости; - поставлена и решена задача миграции газовых пузырьков в канале, образованном поверхностями вращающегося валка и неподвижного клина; оценено влияние реологических свойств жидкости на скорость миграции и траекторию газовых пузырьков; - экспериментально исследовано движение резиновой смеси в межвалковом зазоре и миграция газовых пузырьков в зазоре между валком и клином; - проведено математическое моделирование течения вязкоупругой жидкости в каналах со ступенчатым сужением; получены новые данные по влиянию упругих свойств жидкости на структуру течения вблизи входной области формующей головки экструдера; - проведено математическое моделирование неизотермического течения вязкоупругой жидкости в каналах со ступенчатым сужением с учетом влияния высокоэластичности жидкости на процесс диссипации механической энергии течения; показано, что изменение температуры в поперечном направлении канала может достигать значительных величин; - путем математического моделирования экструзии вязкоупругой жидкости с учетом параметра, определяющего внутреннюю микроструктуру этой жидкости, термокапиллярного эффекта и особенностей течения в окрестности межфазных границ и линии трехфазного контакта получены новые данные по влиянию упругих свойств жидкости на распределение степени ориентации макромолекул вблизи твердой стенки и линии трехфазного контакта; - на основе результатов моделирования предложены меры по устранению застойных зон в угловых областях формующей насадки экструдера, по выравниванию температуры вязкоупругой жидкости в поперечном направлении канала и снижению степени ориентации макромолекул при течении вязкоупругой жидкости вблизи твердых стенок формующих головок экструдеров. Проведенная модернизация экструдеров в производстве автокамер УК-13М, УК-14М, 205-14, 6.95-16, 8.40-15 и автошин КАМА-205(165/70R13),КАМА-578(175/70R13), БЛ85(175/70R14), КАМА-ART(205/70R14), КАМА-FLAME(205/70R16), КАМА- 201(225/75R15) КАМА-ЕВРО(185/65R1486H) на ОАО «Нижнекамскшина» позволила уменьшить количество брака в изделиях шинной промышленности. Апробация работы Основные результаты работы до