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考研化学聚合物液体在管和槽中的流动省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第三章 聚合物液体在管和槽中流动加工过程中主要流动方式(按受力分):压力流动:在简单形状管道中因受压力作用而产生流动。;收敛流动:在截面积逐步减小流道中流动。;拖曳流动:在含有部分动件流道中流动。第1页按速度方向分类:一维流动:二维流动:三维流动层流湍流稳定流动不稳定流动剪切流动拉伸流动等温流动非等温流动其它分类方式:第2页第一节 在简单几何形状管道内聚合物液体流动基本假设:液体不可压缩;流动是等温,稳态一维层流;在管壁处无滑动;流体粘度不随时间改变;流动过程中,其它性质不变。第3页一、聚合物液体在圆管中流动 含有均匀圆形截面且沿管轴方向半径保持恒定圆形管道,是加工和成型设备中最常采取通道形式
2、。形状简单,轻易加工。在圆管中液体在压力作用下只产生一维剪切流动。第4页1.牛顿液体在简单圆管中流动第5页剪应力分布与半径成正比,并呈直线关系。r=0,r=R,最大值第6页最大值速度分布含有抛物线形,等速线为一些同心圆。第7页容积流动速率(流率,单位时间内流出聚合物)第8页2.非牛顿液体在简单圆管中流动第9页剪应力与半径成正比,分布呈直线:速度分布与n相关:牛顿流体(n=1),抛物线形;假塑性流体(n1),较为陡峭,n愈大愈靠近锥形。第10页*宾汉液体有显著柱塞流动特征*柱塞流动混合效果不如抛物线形流动(剪切大,扰动)第11页3.圆管中实际流动(1)有边界滑移流动 vR0,实际流速计算值 分子
3、量分级效应:低分子量级分管壁 高分子量级分中心(2)非等温流动 摩擦生热:管壁处最大,中心部分最小 因压力降而膨胀耗耗热:液体膨胀率中心最大,液体膨胀率中心最大,中心冷却大于管壁。所以摩擦和膨胀共同结果使中心区域温度降低,管壁区域温度升高。第12页二、聚合物液体在狭缝通道中等温流动 狭缝通道是指厚度比宽度小得多通道。比如:挤出板材和薄片平直口模 外径靠近内径环形口模 压力作用下一维剪切流动 请同学们自学聚合物在狭缝通道中剪应力分布、流速分布、流率计算。第13页三、聚合物收敛流动和拖曳流动 粘性聚合物能随管道运动部分移动称为拖曳流动,所以液体总流动是拖曳流动和压力流动总和。1.拖曳流动举例说明:
4、例1 挤出线缆包复物口模中拖曳流动 只沿z向流动,是一维流动 例2 挤出机螺杆槽中拖曳流动 矩形通道,螺杆旋转,是二维或三维流动第14页第15页第16页(1)管道中收敛流动 流线收敛角 管道突然减小大扰动和压力降办法:有一定锥度管道(圆锥形、楔形)收敛流动最大流速在管道最小截面处。2.收敛流动第17页(2)拉伸流动 拉伸流动是粘弹性聚合物熔体从任何形式管道中流出并受外力拉伸产生收敛流动,因拉应力而产生非抑制性拉伸作用。拉伸流动收敛角远小于锥形管道收敛角。第18页:拉伸粘度低应力下,不依赖,=3 不随改变高应力下,拉伸变稀 拉伸变硬大多数聚合物第19页小结:三种流动速度分布比较类型类型径向径向轴
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