⏳ Эффективное время пребывания и распределение времени пребывания
Продолжаем разбирать качество расплава. Сегодня — о том, сколько времени полимер проводит внутри экструдера в расплавленном состоянии.
📟 Что такое время пребывания?
Продолжительность времени, в течение которого полимер находится внутри экструдера, называется временем пребывания или временем задержки.
Среднее время пребывания полимера в экструдере равно общему объёму канала, делённому на объёмную производительность.
❄️ Твёрдая фаза не считается
Продолжительность пребывания полимера внутри экструдера в виде твёрдой фазы внутри твёрдой пробки не важна, потому что физические изменения (смешение) и химические изменения (деградация, сшивание) не происходят в твёрдом полимере.
🔥 Эффективное время пребывания
Продолжительность пребывания полимера внутри экструдера в виде физически и химически активного горячего расплава является важным временем пребывания. Такая продолжительность называется «эффективным временем пребывания».
Гранулы, расплавленные вблизи бункера, имеют долгое эффективное время пребывания. Гранулы, расплавленные вблизи фильеры, — короткое.
🔄 Распределение времени пребывания
Полимерные гранулы, расплавленные в одном и том же месте вдоль шнека, имеют разное время пребывания в оставшейся части шнека. Почему? Потому что разные части расплава внутри канала шнека имеют разные скорости вдоль канала.
Распределение времени пребывания зависит от картины течения и смешения внутри канала шнека. Равномерная скорость вдоль канала и хорошее смешение по всей площади поперечного сечения дают узкое распределение времени пребывания.
🚂 Поршневое течение в твёрдой пробке
Все гранулы в твёрдой пробке движутся вдоль канала шнека с одинаковой скоростью как единое твёрдое тело. Движение твёрдого тела называется «поршневым течением» (plug flow). На рис. a показано, что все части твёрдого тела при поршневом течении имеют одинаковое время пребывания с нулевым распределением.
💧 Течение жидкости в трубе
Течение жидкости через круглую трубу даёт очень широкое распределение времени пребывания.
🔄 Распределение в экструдерах
Распределение времени пребывания полимера в одношнековом экструдере для расплава не такое широкое, как при течении в трубе, из-за смешивающего действия поперечного потока.
Распределение времени пребывания в зацепляющемся двухшнековом экструдере для расплава уже, чем в одношнековом, из-за самоочищающегося действия и лучшей способности к смешению.
🏭 Экструдер для расплава
Экструдер для расплава — это экструдер с питанием от расплава, и он просто действует как насос для расплава. Для экструдера для расплава время пребывания совпадает с эффективным временем пребывания.
📊 Сравнение на рис. b
На рисунке b сравнивается распределение эффективного времени пребывания для:
Одношнекового экструдера с питанием твёрдым сырьём
Одношнекового экструдера с питанием от расплава
(В тексте явно не указано, какое распределение шире, но из контекста понятно: у питаемого твёрдым сырьём распределение шире из-за разного времени плавления.)
🔧 Ключевые выводы из текста
Эффективное время пребывания — это только время в расплавленном состоянии. Твёрдая фаза не участвует в деградации и смешении.
Поршневое течение в твёрдой пробке даёт нулевое распределение времени пребывания для твёрдой фазы — все гранулы движутся синхронно.
В расплаве распределение времени пребывания зависит от картины течения: чем лучше смешение, тем уже распределение.
Двухшнековые экструдеры дают более узкое распределение, чем одношнековые, благодаря самоочистке.
#времяпребывания #эффективноевремяпребывания #распределениевремени #поршневоетечение #экструзия #смешение #двухшнековыйэкструдер
