Наукові засади розроблення обладнання і процесів перероблення полімерних матеріалів методом екструзії

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorСокольський, Олександр Леонідович
dc.date.accessioned2020-09-18T08:47:20Z
dc.date.available2020-09-18T08:47:20Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenThe thesis is devoted to research of features of equipment and processes for the preparation, mixing melt compositions based on the matrix of the first polymer with another polymer, liquid or disperse fillers and products formation for conditions including nonlinear behavior of materials, heat transfer, phase transitions and other features of technological processes. Developed refined mathematical models of three-dimensional motion of nonisothermal rheological complex environments freeform channels taking into account the effects of wall and elastic deformation of structural elements. Fundamentally new physical and mathematical models of polymer melting in the extruder channel have been developed. Implementation of the developed physical model on the basis of modeling systems allowed to obtain scientifically valid parameters of the polymer melting process in the screw channel and the design parameters of the melting zone. On the basis of the developed models, the calculations of the melting zone of the extruder were performed and the features of the temperature field, velocity field, distribution of the viscosity value and the melting process of the solid polymer tube were revealed. In this case, explanations of well-known effects, which do not fit into the framework of previously created models, were obtained. It has been found that the heat due to the friction of the material against the wall of the equipment and the viscous strain dissipation energy play a major role in the temperature distribution in the melting zone. There is a noticeable uneven distribution of speeds in sections along the channel. Thus, convective heat exchange occurs along the screw channel, which is not taken into account by many existing models of polymer melting process. Experimental and numerical studies show that with the destruction of residues of the melting tube does not end, there is a risk of removal of solid particles of polymer into the molding zone, which can lead to defects in the products. A mathematical model of the process of temperature homogenization of a polymer melt is proposed on the basis of the relations of nonlinear mechanics of continuous mediums. Numerical simulations of the process of temperature homogenization in a barrier mixer were performed, the basic regularities were determined and its rational parameters were determined. The regularities of the distribution of the dye concentration in the mixing zones of different design are investigated. The distribution of the dye concentration in the coaxial gap was investigated. To improve the mixing process in the channel, radial structural elements are required, which disrupt the flow in the radial direction, forming circulating zones. In the absence of such structural elements, mixing occurs only in the circumferential direction due to shear deformation. The dependence of mixing efficiency on the ratio of the viscosities of the dispersion medium to the dispersed material is investigated. For greater mixing efficiency, it is advisable to introduce the dispersed material into the coaxial mixing channel when rotating the outer cylinder. Mixing of two polymers in the screw channel was investigated. It has been found that when the dispersed material is introduced into the dispersion medium at the core of the rotating screw, it is practically twice as fast as when the dispersed material is introduced near the outer radius of the rotating screw. Therefore, it is advisable to use the option of introducing the dispersed material into the dispersion medium at the core of the rotating screw. Algorithms and methods of numerical calculations are proposed, which make it possible to analyze the flow distribution of polymeric materials in the molding channels of polymeric equipment with deformable walls. The obtained data allow us to predict the magnitude and nature of deformation of the molding elements and to take into account its effect on the equality of the formed product. Conducted refined numerical experiments allowed us to formulate recommendations for developers and operators of polymer equipment. A method of modeling and design of extrusion dies, which allows to determine the necessary configuration of the extrusion die and in particular its outlet to achieve the desired shape of the section of the extrudate after its stabilization is offered. The distribution of technological stresses along the length of the pipe under different modes of the cooling process was obtained. The result of the calculations made it possible to establish that the highest stresses occur under the conditions of bilateral cooling of water, which can lead to a deterioration of the quality of the pipe. Methods of experimental investigations of the regularities of the processes of feeding the extruder with a granular polymer, melting, extending the extrudate after its exit from the forming tool have been developed. Experimental settings have been created. Studies have been carried out to determine the physical properties of different polymeric materials at different stages of the extrusion process. The developed and patented installations for the study of the coefficients of friction and lateral pressure of granular materials, the main structural elements of the extruders, design proposals for the improvement of the structures of the extrusion dies and methods of their design are presented.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена исследованию особенностей оборудо- вания и процессов для подготовки, смешения расплавов композиций и формования продукции в условиях учета нелинейной поведения материалов, теплообмена, фазовых переходов и других особенностей технологических процессов. Разработаны принципиально новые физические и математические модели плавления полимера в рабочем канале экструдера, которые позволяют выполнять анализ процессов формования полимерных материалов и осуществлять расчеты прочности и деформаций конструкций под действием термосиловых нагрузок. Создана математическая модель, которая позволяет моделировать процессы гомогенизации, смешения вязких жидкостей с другими компонентами и между собой. Исследованы закономерности распределения концентрации красителя в смесительных зонах. Разработана математическая модель течения нелинейно вязких жидкостей с учетом упругой деформации конструктивных элементов каналов технологического оборудования. Предложена методика моделирования и проектирования экструзионных головок, которая позволяет определять нужную конфигурацию экструзионной головки для обеспечения заданной формы сечения экструдата. Разработаны и запатентованы конструктивно-технологические решения переработки полимерных материалов методом экструзии, а также методики их проектирования.uk
dc.description.abstractukДисертаційну роботу присвячено дослідженню особливостей обладнання та процесів для підготовки, змішування розплавів композицій та формування продукції за умов урахування нелінійної поведінки матеріалів, теплообміну, фазових переходів та інших особливостей технологічних процесів. Розроблено принципово нові фізичні й математичні моделі плавлення полімеру в робочому каналі екструдера, які дають змогу виконувати аналіз процесів формування полімерних матеріалів і здійснювати розрахунки міцності й деформацій конструкцій під час дії термосилових навантажень. Створено математичну модель, яка дозволяє моделювати процеси гомогенізації, змішування в’язких рідин з іншими компонентами та між собою. Досліджено закономірності розподілу концентрації барвника в змішувальних зонах. Розроблено математичну модель течії нелінійно в’язких рідин з урахуванням пружної деформації конструктивних елементів каналів технологічного обладнання. Запропоновано методику моделювання та проєктування екструзійних головок, яка дає змогу визначати потрібну конфігурацію екструзійної головки для забезпечення заданої форми перерізу екструдату. Розроблено й запатентовано конструктивно-технологічні рішення перероблення полімерних матеріалів методом екструзії, а також методики їх проєктування.uk
dc.format.page46 с.uk
dc.identifier.citationСокольський, О. Л. Наукові засади розроблення обладнання і процесів перероблення полімерних матеріалів методом екструзії : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.05.13 – Машини та апарати хімічних виробництв технічні науки / Сокольський Олександр Леонідович. – Київ, 2020. – 46 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/36299
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectполімерuk
dc.subjectекструзіяuk
dc.subjectзмішуванняuk
dc.subjectплавленняuk
dc.subjectмоделюванняuk
dc.subjectформуванняuk
dc.subjectохолодженняuk
dc.subjectpolymeruk
dc.subjectscrew extrusionuk
dc.subjectmeltinguk
dc.subjectmixinguk
dc.subjectforminguk
dc.subjectcoolinguk
dc.subjectmodelinguk
dc.subjectохлаждениеuk
dc.subjectмоделированиеuk
dc.subjectчервячная экструзияuk
dc.subjectполимерuk
dc.subjectплавлениеuk
dc.subjectсмешениеuk
dc.subjectформованиеuk
dc.subject.udc[678.027.3+678.057.3]:678.073(043.3)uk
dc.titleНаукові засади розроблення обладнання і процесів перероблення полімерних матеріалів методом екструзіїuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Sokolskyi_aref.pdf
Розмір:
3.19 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ХПСМ)
Автореферати (вільний доступ)