Анализ пространственного тепломассопереноса в каналах формующего инструмента при соэкструзии полимеров

Аннотация

На сегодняшний день кабельное производство испытывает потребность в использовании в качестве изоляционного материала сшитого полиэтилена (ПЭ), имеющего более высокую рабочую температуру. Одним из способов получения многослойной изоляции из сшитого ПЭ является соэкструзия привитого ПЭ с последующей сшивкой в паровых котлах. Каналы коническо-цилиндрических конфигураций, найденные авторами в литературе, существенно отличаются от реальных каналов в кабельной головке. В статье приведены постановка и результаты численной реализации пространственной задачи тепломассопереноса для нелинейно-вязких пластмасс в каналах соэкструзионной кабельной головки сложной геометрии. Поскольку трехслойное кабельное покрытие создается в формующем инструменте, важным является исследование и анализ течений расплавов материалов с различными свойствами. Во многом процесс течения определяется нелинейным характером зависимости вязкости расплава как от температуры, так и от тензора скоростей деформации. В данной работе считалось, что полимерная изоляция изготовлена из привитого ПЭ, для которого определение реологических параметров на лабораторном реометре весьма затруднительно из-за возможного процесса подсшивки. Рассмотрены три геометрических модели формующего инструмента, отличающиеся формой и длиной каналов. Вычисления по соответствующим математическим моделям выполнены с помощью универсального программного комплекса конечно-элементного анализа ANSYS. Представлены зависимости максимальных и средних температур, давлений для каждого канала в отдельности. Установленные результаты позволили сделать вывод о том, что геометрическая модель, наиболее приближенная к реальной кабельной головке, полнее других описывает процессы тепломассопереноса.