1. Теоретическая часть Математическое моделирование процессов переработки полимеров

Математическое моделирование процессов переработки полимерных материалов является основой использования комплексов автоматизированного проектирования. Разработка адекватных математических моделей указанных процессов, рациональных алгоритмов и программ дает возможность определения основных параметров оборудования, которые являются основой проектирования оборудования с повышенными удельными показателями.

Переработка полимерных материалов в изделия связана с подводом и отводом энергии, что обеспечивает получения изделия с заданными свойствами и управление процессом на стадии проектирования и эксплуатации оборудования.

Таким образом, процессы переработки полимеров - процессы неизотермические, что диктует обоснование математических моделей и методов их решения. С точки зрения реологии расплавы полимеров относятся к неньютоновским жидкостям, а их высокая вязкость предопределяет необходимость учета внутренних источников энергии, т.е. Диссипативных характеристик в процессах течения в рабочих органах машин.

Это соответственно усложняет математическую модель процесса и ее решение в отличие от неизотермических процессов, протекающих в теплообменных аппаратах.

В соответствии с конструктивными особенностями технологических линий для переработки полимеров на базе валковых машин можно выделить следующие основные физические модели неизотермических процессов: в зонах деформации (межвалковые зазоры) полимера в валковых машинах; вне зон деформации на валках; в устройствах термообработки, комплектующих технологические линии, а также механические процессы в этих устройствах. Особое место занимают расчеты узлов валковых машин и технологических линий на прочность, основой для реализации которых являются главные параметры технологических процессов.

Основные неизотермические процессы подразделяются на протекающие в межвалковых зазорах, где полимер подвергается сдвиговым деформациям при его течении в зазорах, и на процессы теплообмена, протекающие вне межвалковых зазоров, где полимер контактирует с поверхностью валка и окружающей средой.

Распорные усилия между валками вальцев называется величина возникающих в перерабатываемом материале сил сопротивления деформации, которые стремятся раздвинуть валки при прохождении материала через область деформации. В общем случае распорное усилие является векторной величиной и может быть охарактеризована модулем, направлением и точкой приложения. Модуль распорного усилия подсчитывается как произведение суммы проекций на ось yz элементарных сил давления и напряжений сдвига, умноженных на площадь поверхности, по которой эти силы действуют.

Заполнение литьевой формы расплавом является ключевым процессом литьевого метода формования полимерных материалов. Можно сформулировать следующее общее для всех (трех классов) полимерных материалов требование к условиям проведения операции впрыска: в конце этой операции весь объём оформляющей полости литьевой формы должен быть заполнен монолитным расплавом, причём состояние последнего должно быть таким, чтобы остаточные напряжения в материале отвердевшего изделия были минимальными. Сущность же процессов в форме и условия их проведения, обеспечивающие удовлетворения этого требования, для термопластов и резиновых смесей принципиально различны.