Разработка математической модели процесса переработки полимерных материалов термоформованием и экструзией
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. Разработка математической модели процесса переработки полимерных материалов
1.1 Описание технологии процесса переработки
.2 Получение математической модели процесса в прямоугольных / цилиндрических координатах
.3 Выбор и описание численного метода решения уравнения модели
.4 Разработка моделирующего алгоритма
.5 Составление программы и решение ее на ЭВМ
.6 Анализ полученных результатов
. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ В ЗОНЕ ДОЗИРОВАНИЯ
2.1 Описание технологии процесса экструзии
.2 Разработка моделирующего алгоритма
.3 Составление программы и решение ее на ЭВМ
.4 Анализ полученных результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Переработка полимерных материалов началась более века назад, и со временем превратилась в самостоятельную отрасль производства, использующую специализированное оборудование, которое необходимо для функционирования технологических процессов, которые для полимеров имеют свои специфические особенности. Поскольку современное перерабатывающее оборудование и технологические линии имеют высокую стоимость, большое экономическое значение приобретает теоретическое описание и построение математических моделей конкретных производственных процессов, т.к. проведение экспериментальных исследований реального процесса переработки дорого и занимает продолжительное время. В каждом конкретном случае этапу физического эксперимента (будь то создание несложной установки, конструирование технологической линии или опробование нового технологического режима) всегда предшествует этап теоретического эксперимента. На этом этапе исследуются количественные характеристики процесса, полученные расчетным методом. Такой подход позволяет существенно снизить объем физического эксперимента, поскольку прибегать к нему приходится на самой последней стадии - не в процессе поиска основных закономерностей, а для проверки и уточнения выданных рекомендаций. Для того чтобы исследуемые теоретические модели процессов описывали эти процессы с достаточно хорошим приближением, они непременно должны учитывать основные особенности моделируемых явлении.
К настоящему времени успехи физики и механики полимеров позволили более обоснованно сформулировать уравнения состояния перерабатываемых материалов и построить математические модели процессов, учитывающие совместное влияние теплового и механического полей. В результате их исследования установлены количественные соотношения между основными параметрами процессов, технологическими режимами, свойствами полимера и конструктивными размерами рабочих органов перерабатывающих машин. Дальнейшее совершенствование теоретических моделей, учитывающих дополнительные факторы состояния полимера, позволит разработать способы воздействия на формирование структуры iелью придания изделиям необходимого комплекса свойств, а также научно обосновать главные пути оптимизации и автоматизации технологических процессов.
Термодинамические соотношения, описывающие разогрев и плавление полимеров, являются фундаментом, на базе которого строятся неизотермические модели реальных процессов переработки. Основные вопросы термодинамики и теплопередачи в полимерах рассмотрены в данной работе.
1. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
.1 Описание технологии процесса переработки
Термоформование является одними из основных методов переработки полимерных материалов, объединяя несколько технологических методов: вакуумное, пневматическое, механическое, а также их различные комбинации. Широкое распространение процессов термоформования объясняется простотой, компактностью, относительной дешевизной используемого оборудования и технологической оснастки. Многие виды полимерных изделий, например крупногабаритные и тонкостенные сложной конфигурации, можно изготовить только методами пневматического или вакуумного формования. Все выше изложенные причины позволяет достойно конкурировать процессам термоформования с другими альтернативными методами производства изделий из полимерных материалов.
Реализация методов термоформования достаточно проста: полимерную заготовку нагревают до температуры высокоэластического состояния, а затем, деформируя её различными способами, придают последней необходимую форму, фиксация которой осуществляется путём охлаждения отформованного изделия. В зависимости от способа создания движущей силы процесса деформирования заготовки в готовое изделие, различают следующие методы термоформования пластмасс: вакуумный, пневматический, гидравлический, механический, комбинированный.
При вакуумном формовании плоскую заготовку из термопластичного полимерного материала, прижатую по периметру к рабочей камере вакуум-формовочной машины прижимной рамой, сначала с помощью нагревательного устройства разогревают до высокоэластического состояния. Затем в полости, образованной поверхностями заготовки и формующей матрицы, создают разряжение, в результате чего за счет возникающего перепада давления происходит формование изделия. После охлаждения изделия до температуры его формоустойчивости, последнее извлекают из формующего инструмента (снимают с формующего инструмента).
Рис.1.1 Переработка полимерных материалов ме