Кафедра "Конструирование и технологии в электротехнике"

Новости

31.12.2017
Коллектив кафедры поздравляет сотрудников и студентов с Новым 2018 годом!

01.09.2017
Поздравляем сотрудников и студентов с Днем знаний и началом нового учебного года!

Контакты

614061, г. Пермь.
ул. проф. Поздеева, 7.
(Комплекс ПГТУ, Корпус «A»)
Тел(Факс). +7 (342) 239-18-48
Тел. +7 (342) 239-18-50
Тел. +7 (342) 239-18-56
e-mail: ktei@pstu.ru

Alex K® 2013

Исследование процессов тепломассообмена многослойных течений

Бачурина М.В., Казаков А.В., Труфанова Н.М.

Ключевые слова: многослойное течение, реология, полимер, математическая модель, температурное поле, кабельная головка

В работе рассмотрен процесс наложения многослойного полимерного покрытия на кабель Геометрия адаптерной головки в системе координат x-y-z представлена на рис. 1.

Рис. 1. Конфигурация каналов кабельной головки

Обобщенная формализация процессов тепломассопереноса проводилась в рамках законов сохранения. При этом были сделаны допущения о стационарности процесса, несжимаемости вязкой среды, отсутствии влияния на процесс гравитации, реализации на твердых границах условий прилипания и постоянстве теплофизических характеристик перерабатываемых материалов.

В ходе решения в первую очередь была проведена оценка сходимости выбранного численного метода, определено достаточное количество элементов модели и число счетных итераций.

Полученное в ходе численного моделирования решение позволило построить совокупность температурных полей, распределений потоков полимеров в каналах, поля давления, скорости. На рис. 2 представлено поле давления внутри кабельного канала. Видно, что наибольшее давление создается в канале, по которому истекал полимер, образующий внутренний полупроводящий слой по жиле. Это связано с наименьшим поперечным сечением данного канала и с достаточно высокой вязкостью полимера.

Рис. 2. Поле давлений в каналах кабельной головки

На рис. 3 приведено поле скоростей движения расплава по каналам кабельной головки. Наибольшая скорость потока наблюдалась в самом узком сечении канала (сужение при перетекании материала из канала с неподвижными стенками в канал, одна из стенок которого образована подвижной жилой). При этом максимальная скорость в этом суженом участке примерно в 2 раза превосходила скорость движения жилы.

Рис. 3. Поле скоростей в каналах кабельной головки

Анализ температурного поля, приведенного на рис. 4, показал достаточно равномерный характер прогрева материала в канале. При этом на выходе полимер практически сохранял температуру расплава, получаемого от экструдера (рис. 5) – 423К, а средняя температура на выходе 426К. На неподвижных стенках температура соответствовала температуре подогрева кабельной головки, что улучшало прохождение материала через сечение канала.

Рис. 4. Поле температур в каналах кабельной головки

Рис. 5 демонстрирует траектории движения расплава полимеров по коническо-цилиндрическим каналам кабельной головки и отражает взаимодействие потоков при их слиянии. Можно отметить стабильность границ на всем участке взаимодействия потоков, что обеспечивает хорошее качество получаемой многослойной изоляции.

Рис. 5. Распределение потоков материала внутри каналов кабельной головки

Полученное в ходе численного моделирования решение позволило построить совокупность температурных полей, распределений потоков полимеров в каналах, поля давления, скорости. Возможность построения границы раздела потоков позволила судить о толщине накладываемых на жилу слоев на выходе из кабельной головки, а полученные распределения температуры – контролировать внутренние перегревы в слоях расплава полимера.

^ вверх ^