pszeudoplasztikus folyadékra

Hasonló dokumentumok
SIKALAKVÁLTOZÁSI FELADAT MEGOLDÁSA VÉGESELEM-MÓDSZERREL

Széchenyi István Egyetem. Alkalmazott Mechanika Tanszék

A szelepre ható érintkezési erő meghatározása

A központos furnérhámozás néhány alapösszefüggése

Széchenyi István Egyetem. Alkalmazott Mechanika Tanszék

6. Határozatlan integrál

Cikória szárítástechnikai tulajdonságainak vizsgálata modellkísérlettel

Országos Szilárd Leó fizikaverseny feladatai

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI Előadás jegyzet Dr. Goda Tibor. 3. Lineáris háromszög elem

4. Differenciálszámítás

53. sz. mérés. Hurokszabályozás vizsgálata

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Néhány pontban a függvény értéke: x f (x)

Ha a csővezeték falán hőt nem viszünk át és nem végzünk a közegen munkát, akkor az ideális gáz h ö összentalpiája és amiatt T

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Koordináta-geometria

CSŐVEZETÉK ELLENÁLLÁSÁNAK MÉRÉSE VÍZZEL

Koordinátageometria. 3 B 1; Írja fel az AB szakasz felezőpontjának 2 ( ) = vektorok. Adja meg a b vektort a

KOD: B , egyébként

MATEMATIKAI STATISZTIKAI ESZKÖZÖK. Tartalomjegyzék.

6. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS. Írjuk fel a következő függvények primitív függvényeit ( ): 6.1. f: f ( x) = f: f ( x) = 4x f: f x x x.

1. Testmodellezés Drótvázmodell. Testmodellezés 1

Ábrahám Gábor: Az f -1 (x)=f(x) típusú egyenletekről. típusú egyenletekről, Megoldás: (NMMV hivatalos megoldása) 6 x.

3. Lokális approximáció elve, végeselem diszkretizáció egydimenziós feladatra

Mágneses anyagok elektronmikroszkópos vizsgálata

1. ábra A rádiócsatorna E négypólus csillapítása a szakaszcsillapítás, melynek definíciója a következő: (1)

FÉLVEZETŐK VEZETÉSI TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA

Végeselem analízis (óravázlat)

Végeselem analízis (óravázlat)

HÕSÉMA SZÁMÍTÁS TERVEZÉSI SEGÉDLET

A vállalati likviditáskezelés szerepe eszközfedezettel rendelkező hitelszerződésekben

Az aranymetszés a fenti ábrát követve, a következő szakasz-aránynak felel meg

A radioaktív bomlás kinetikája. Összetett bomlások

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Testmodellezés ábra. Gúla Ekkor a csúcspontok koordinátáit egy V csúcspont (vertex) listában tárolhatjuk.

Modern piacelmélet. ELTE TáTK Közgazdaságtudományi Tanszék. Selei Adrienn

22. előadás OLIGOPÓLIUM

5. MECHANIKA STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter, egy. ts.; Tarnai Gábor, mérnöktanár)

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Szerkezetek numerikus modellezése az építőmérnöki gyakorlatban

Mezőszimuláció végeselem-módszerrel házi feladat HANGSZÓRÓ LENGŐTEKERCSÉRE HATÓ ERŐ SZÁMÍTÁSA

13. gyakorlat Visszacsatolt műveletierősítők. A0=10 6 ; ω1=5r/s, ω2 =1Mr/s R 1. Kérdések: uki/ube=?, ha a ME ideális!

Teherhordó üveg födémszerkezet: T gerenda ragasztott öv-gerinc kapcsolatának numerikus vizsgálata

Villámvédelmi felülvizsgáló Villanyszerelő

5. gy. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

Lineáris egyenletrendszerek. Készítette: Dr. Ábrahám István

Szerző: Böröcz Péter János H-9026, Egyetem tér 1. Győr, Magyarország

Improprius integrálás

Komputer algebra programok alkalmazása a differenciál- és integrálszámítás egyes fejezeteiben

(2) A d(x) = 2x + 2 függvénynek van véges határértéke az x0 = 1 helyen, így a differenciálhányados: lim2x

A fotometria alapjai

Életkor (Age) és szisztolés vérnyomás (SBP)

Villamos érintésvédelem

ISO 9000 és ISO 20000, minőségmenedzsment és információtechnológiai szolgáltatások menedzsmentje egy szervezeten belül

I nyílt intervallum, ( ) egyenletet közönséges (elsõrendû explicit) differenciálegyenletnek nevezzük. Az

HÁZI FELADATOK. 2. félév. 1. konferencia Komplex számok

RSA. 1. Véletlenszerűen választunk két "nagy" prímszámot: p1, p2

KORLÁTOS. mateking.hu BINOMIÁLIS ELOSZLÁS. Egy úton hetente átlag 3 balesetes nap van. Mi a valószínűsége, hogy egy adott héten 2 balesetes nap van?

Számok tízezerig. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint

Hidrosztatika, Hidrodinamika

A művészeti galéria probléma

A kötéstávolság éppen R, tehát:

A hőmérsékleti sugárzás

VT 265

JT 379

Dugattyús szivattyú általános beépítési körülményei (szívó- és nyomóoldali légüsttel) Vegyipari- és áramlástechnikai gépek. 2.

4. előadás A gázdinamika alapjai Sugárzási transzport Ütközésmentes abszorpció lézerplazmában: - rezonancia abszorpció - Brunel abszorpció

3.5. Rácsos szerkezet vizsgálata húzott-nyomott rúdelemekkel:

6. előadás Véges automaták és reguláris nyelvek

A biológiai szűrés természete és hőmérsékletfüggése

FIZIKAI KÉMIA III FÉNY. szerda 10:00-11:30 Általános és Fizikai Kémiai Tanszék, szemináriumi terem. fehér fénynyaláb

A Mozilla ThunderBird levelezőprogram haszálata (Készítette: Abonyi-Tóth Zsolt, SZIE ÁOTK, , Version 1.1)

HETEROGÉN SIKGÖRBE RUDAK LEHETSÉGES MECHANIKAI MODELLJE

Elorejelzés (predikció vagy extrapoláció) Adatpótlás (interpoláció)

Harmadik fél által történő vezetékszakítás során kiáramló gázmennyiségek meghatározása Bemenő adatok A hálózat kialakítása:

1. Vizsgazárthelyi megoldásokkal 1997/98 tél I. évf tk.

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Modern Fizika Labor Fizika BSC

DR. JUHÁSZ MÁRTA BME Ergonómia és Pszichológia Tanszék 1111 Budapest, Egry J. u Tel: 1/

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

4. A háromfázisú hálózatok

5. MECHANIKA STATIKA GYAKORLAT Kidolgozta: Szabó Tamás egy. doc., Triesz Péter egy. ts.

3. MECHANIKA STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter; Tarnai Gábor, mérnök tanár) Három erő egyensúlya

Piroelektromos anyagok vizsgálata

LÁTÓTÁVOLSÁG ÉS LÉGSZENNYEZETTSÉG BEVEZETÉS

Mérıkapcsolások 5. fejezet /Elmélet & Képletgyőjtemény/

KIRCHHOFF törvény : : anyagi minőségtől független univerzális függvény.

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Q

PÁRATECHNIKA. Feladatok. Dr. Harmathy Norbert. egyetemi adjunktus

10. Aggregált kínálat

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

Műszaki rajz készítés a térfogati illetve felület modellből, Műhelyrajzok és darabjegyzékek készítése,

7. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

Mechanika IV.: Hidrosztatika és hidrodinamika. Vizsgatétel. Folyadékok fizikája. Folyadékok alaptulajdonságai

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

Az Integrációs Pedagógiai Rendszer projektelemeinek beépülése

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

MODELLEZÉS KONTINUUMMECHANIKAI ALAPJAI. Páczelt István, Nándori Frigyes, Sárközi László, Szabó Tamás, Dluhi Kornél, Baksa Attila

KORLÁTOS. mateking.hu BINOMIÁLIS ELOSZLÁS. Egy úton hetente átlag 3 balesetes nap van. Mi a valószínűsége, hogy egy adott héten 2 balesetes nap van?

1.) Példa: MOS FET munkapontja, kivezérelhetősége ( n csatornás, növekményes FET)

Átírás:

MISKOLI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT Hőmérséklt loszlás vizsgálata pszudoplasztikus folyadékra sáti Zoltán II. évs gépészmérnök hallgató Konzulns: Vadászné dr. Bognár Gabrilla gytmi docns Gépészmérnöki és Informatikai Kar Miskolc,

Tartalomjgyzék. Bvztés... 3. Alapgynltk... 5 3. A prmérték-fladat gzakt mgoldása... 4. A mgoldások paramétrktől való függésénk vizsgálata... 6 5. Az anyagjllmzők mghatározása gy LDPE stén... 9 6. A számítások alkalmazása LDPE hőmérséklténk mghatározására... 7 7. Kövtkzttésk, célkitűzésk... 3 8. Irodalomjgyzék... 33

. Bvztés Ebbn a dolgozatban a viszkózus mlgdés hatását vizsgáljuk csőbn történő áramlásnál polimr oldatokban. A mozgás és nrgia gynsúlyi gynltink mgoldását gy végs hosszúságú hngrbn nmizotrmikus áramlás stén nyrjük. A vizsgálódás célja mghatározni az állandósult hőmérséklt loszlást a csőbn konkrét rológiai paramétrkkl. Az ipari gyakorlatban az lmúlt évkbn gyr nagyobb szrp van a nmntoni folyadékoknak, mint például a kolloidoknak, a szuszpnziós oldatoknak és a műanyag olvadékoknak. A nm-ntoni tulajdonság jllmzésér az Ostald-d Wal-fél hatványtörvényt alkalmazzuk alacsony sűrűségű politilén vizsgálatára. A viszkózus mlgdés jlntős szrpt játszik a csatornában áramló folyadék stén hőmérséklttől függő viszkozitású polimrkr és szilikát ömldékkr. A viszkózus súrlódás a hőmérséklt mlkdését okozza. A súrlódásból származó hőmérséklt növkdés mérés bonyolult vagy mg sm valósítható. A dolgozatban a viszkozitás hőmérséklttől való függésér a Nahm-fél xponnciális közlítést alkalmazzuk. A túl magas hőfok hatására az olvadt polimrk károsodhatnak. A hőmérsékltr érzékny anyagok stén z a jlnség súlyos gyártási problémákat okozhat. 3

A mozgás- és az nrgiagynltkhz flírjuk a prmfltétlkt és mghatározzuk az zkből a parciális diffrnciálgynltkből származtatott nmlináris közönségs diffrnciál-gynltrndszr gzakt mgoldását. A rológiai, gomtriai és nyomás értékk függvényébn a mgoldások tulajdonságait és számosságát lmzzük. Egy konkrét polimr olvadék stébn mutatjuk b számításainkat. A BRALEN 3-3 típusszámú alacsony sűrűségű politilén (LDPE) stén a rológiai paramétrkt mérési rdménykből határozzuk mg és zk ismrtébn szmlélttjük a csőbn kialakuló hőmérséklt loszlást. Vgyünk gy állandó sűrűségű, össznyomhatatlan, homogén folyadékot. Bár a viszkozitás hőmérséklttől való függését általánosan az A η η RT A (.) Arrhnius-fél törvénnyl szokás lírni, az gyszrűség kdvéért mi a Nahm-típusú xponnciális közlítést fogjuk használni a vizsgált hőmérséklt tartományában. Eszrint A( T T ) RT η η, (.) ahol T a hőmérséklt, A az aktiválási nrgia, R az univrzális gázállandó, η pdig a viszkozitás érték a T rfrncia hőmérsékltn, továbbá A η RT. η A 4

Bár az arrhniusi összfüggés tágabb hőmérséklt határokon blül alkalmazható, T T mint a Nahm-törvény, d a mi vizsgálatunknál << fltétl tljsülés miatt a T viszkozitás hőmérséklt függés az (.) formulával jól közlíthtő.. Alapgynltk A cső sugara lgyn R, hossza l, mlykr fltétlzzük, hogy R << l. A fal hőmérsékltét T -vl jlöljük és állandónak tétlzzük fl. A folyás tnglyirányú. A hngrkoordináta-rndszrt alkalmazva a sbsségnk csak a z-irányú komponns zérustól különböző, amikor z-vl jlöljük a cső tnglyét. Thát a sbsség komponnsi: v ϕ v r, vz vz(r), P P( z), T T ( r), ahol P a nyomást, T pdig a folyadék hőmérsékltét jlöli. A mozgásgynlt bbn az stbn a P v rη z z r r r, (.) gynltr gyszrűsíthtő (lásd [], [], [3]), míg az nrgiagynlt k T v r + η z (.) r r r r módon írható fl. A (.) gynltbn η a dinamikai viszkozitást, k a polimr hővztési tényzőjét jlöli [4]. A nyírófszültség és a dformáció sbsség közti: v τ z r η, r 5

összfüggésbn a folyadék nm-ntoni rológiai tulajdonságának lírására az Osald-d Wal törvény szrinti összfüggést alkalmazzuk: n v η η z, (.3) r ahol az η viszkozitására az (.) alakot tétlzzük fl és n pozitív állandó. Ha n<, akkor a folyadékot pszudoplasztikusnak nvzzük, ha n>, akkor dilatáló. Ntoni folyadékok stén n. Fltétlzzük, hogy a hatványtörvény konstansa n a hőmérséklttől nm függ. A (.3)-ban szrplő η és n anyagjllmzők. Fltétlzzük továbbá azt is, hogy k és a folyadék sűrűség ρ nm változik a nyomással és a hőmérséklttl. A (.) mozgásgynltbn thát az (.) és (.3) összfüggéskt alkalmazva dp dz n d dv dv rη z z dr, r dr dr A( T T ) n dp d RT dv rη z (.4) dz r dr dr adódik, a (.) nrgiagynlt pdig n k d dt dv dv r + η z z, r dr dr dr dr 6

k r d dr dt r + η dr A(T T ) RT n+ dvz dr (.5) alakba írható. Mgvizsgáljuk a (.4) és (.5) diffrnciálgynlt-rndszrhz járuló prmfltétlkt. A fal hőmérséklt z l stén állandó, zért a T -r vonatkozó prmfltétl: T ( r R ) T. A sbsségt illtőn csúszásmnts prmfltétlt alkalmazunk. Mivl a cső nyugalomban van, így a fal mntén az áramló folyadék sbsség is, zért v z ( r R ). A csőbn kialakuló áramlás stén mind a hőmérséklt, mind a sbsség tnglyszimmtrikus, thát ( ) v ' z, valamint T '(). A (.4) mozgásgynltt z szrint -tól l-ig intgrálva a 7

A( T T ) Pl P RT r η l d dr n dv r z dr másodrndű nmlináris diffrnciálgynlthz jutunk, amlyt átrndzés után r szrint intgrálva a dv z sbsség driváltra kapjuk a kövtkzőkt dr Pl P lη r A( T T ) n RT dv r z, dr azaz dv z dr A( T T ) nrt Pl P n r n l. (.6) η Vzssük b a T hőmérséklt és az r hlyváltozó hlytt a és változókat a kövtkzőképpn: A T T és nr T r R, r R,. Az új változókkal a (.6) gynlt dv z α n (.7) dr 8

9 alakba írható, ahol az α konstansra n l R l P P η α. Figylmb vév, hogy dt nrt A d és dr R d a (.7)-t a (.5) nrgiagynltb bhlyttsítv + + + + n n n knrt AR d d d d α η. (.8) Vzssük b a + n knrt AR α η jlölést. Figylmb vév az adatokat konstansra adódik. Az α értékét bhlyttsítv -ra a kövtkző összfüggést kapjuk: n n n l R l P P knrt AR + η. A függvényr mgoldandó másodrndű nmlináris diffrnciálgynlt thát (.8)- ból az alábbi alakba írható:

n+ d d + + n d d. (.9) A (.9) diffrnciálgynlthz tartozó prmfltétlk: '(), (.) ( ), (.) A T ahol T. nr T A kövtkző fjztbn a (.9)-(.) prmérték-fladat mgoldását adjuk mg zárt alakban. 3. A prmérték-fladat gzakt mgoldása A (.9) gynlt gy közönségs másodrndű nmlináris diffrnciálgynlt. A diffrnciálgynltbn alkalmazzuk a függtln változóra a hlyttsítést, thát d d d d.

Vzssük b kkor a ( ) ( ) függvényt, amlyr d d, d d d d d d +. d d A (.9) diffrnciálgynlt a fnti hlyttsítéssl d + d d d + + + n d d alakba írható, amly gyszrűsítés után a kövtkző lsz: 3 d + + + n d. (3.) Vzssük b az y( ) ( ) + 3 + jlölést. n Ekkor (3.)-ből y-ra gy közönségs hiányos másodrndű nmlináris diffrnciálgynltt kapunk: d y y +. (3.) d

Alkalmazva az y ' v( y) hlyttsítést a (3.) diffrnciálgynlt hlytt a y vv' + közönségs lsőrndű, változóiban szétválasztható típusú diffrnciálgynltt nyrjük. Szétválasztva a változókat, intgrálva és visszatérv a, y változókra d dy, (3.3) y amlyt intgrálunk a t y hlyttsítéssl: dt. t d Résztörtkr bontás után intgrálva és t-ről visszatérv az y változóra: y ln y + K, ahol és K intgrálási állandók. Thát a (3.3) diffrnciálgynlt általános mgoldása: y ln y + + K, ahol >. (3.4)

3 Fltsszük, hogy y < <, zért a logaritmus függvény értlmzés miatt (3.4) hlytt a K ln + + y y összfüggéshz jutunk. Ebből kifjzzük y -t + + + K ) ( K ) ( y, ahonnan n y + + 3 összfüggést alkalmazva 3 + K n K. Visszatérünk a, változókról a, változókra ( és ) ( ) ( ), thát a (.9) másodrndű nmlináris diffrnciálgynlt általános mgoldása 3 + + K n K (3.5)

alakban írható fl. Kiválasztjuk (3.5)-ből a (.)-(.) prmfltétlknk lgt tvő partikuláris mgoldást. Annak érdkébn, hogy a hőmérséklt értékét a cső középvonalában mghatározzuk, vgyük a (.)-(.) prmfltétlk hlytt az alábbi kzdti fltétlkt: '() és ( ) a, ahol < a, és a a (.) prmfltétlnk mgfllő érték, amly gylőr ismrtln. A ( ) a fltétl csak abban az stbn tljsíthtő, ha a (3.5)-bli kifjzés kitvőj nulla. Thát 3 + n 3 +, azaz n 3 +. n A ( ) a kzdti fltétl tljsüléskor (3.5)-ből K a, thát K a. (3.6) 4

5 A ) ( -t prmfltétlhz tartozó a ) ( kzdti fltétlből (3.6)-tal összfüggést kapunk és a között az + K K összfüggéssl, zért 3 + + a a n, (3.7) ahol n és állandók. A (3.7) gynltből ),, a ( a n értékénk mghatározásához másodfokú gynltr jutunk: + + a a. (3.8) A (3.8) másodfokú gynltnk két mgoldása van > stén ± a ln,, (3.9)

ahol 3 +, és paramétrk. n A (3.8) gynlt diszkriminánsa alapján állapíthatjuk mg a (.9-) nmlináris prmérték-fladat mgoldhatóságára az alábbiakat: ha >, akkor nincs mgoldás, ha, akkor pontosan gy mgoldás van, ha <, akkor két különböző mgoldás létzik. 4. A mgoldások paramétrktől való függésénk vizsgálata Ebbn a fjztbn mgvizsgáljuk a -nak a, n és paramétrktől függő változását. Először rögzítsük állandónak a paramétrk közül -t. Ábrázoljuk -t a függvényként különböző n értékk mlltt! Matlab 7.5. sgítségévl ábrázoljuk -t rögzíttt, n,;,6; ;,4 paramétrk stén. 6

. ábra: a grafikonjai és n,;,6; ;,4 paramétrk stén Az. ábra alapján látható, hogy n növkdésévl a görbéjénk maximuma csökkn. Lgyn most n, és szmléltti. Az. ábra alapján látható, hogy csökkn. ; ; ; 5. Ekkor a ( a ) függvénykt a. ábra növkdésévl a görbéjénk maximuma Ha -t és függvényébn szmlélttjük, akkor a 3. ábrabli flültt nyrjük. a Ez az ábra -t mint kétváltozós függvényt az n stbn mutatja. 7

. ábra: a grafikonjai n és ; ; ; 5 paramétrk stén 3. ábra: ( a, ) függvény n paramétr stén 8

5. Az anyagjllmzők mghatározása gy LDPE stén Számításainkat gy konkrét polimr olvadék stébn mutatjuk b. A vizsgált polimr a Slovnaft Ptrochmicals s.r.o. által Pozsonyban gyártott alacsony sűrűségű politilén (LDPE), mlynk típusa BRALEN RB 3-3 [6]. Mivl a gyártó cég az anyagra vonatkozó rológiai paramétrkt nm adja mg, zért a számításokhoz szükségs adatokat a Borsodhm Zrt laboratóriumában lvégztt méréskkl határoztuk mg. A vizsgált LDPE-t a mindnnapi gyakorlatban széls körbn használják,7-,5 mm vastagságú fóliák gyártására. A számításainkhoz szükségs lsz az n hatványkitvőr, az A aktiválási nrgiára és a T rfrncia hőmérsékltn az η viszkozitás értékér. A méréskt Göttfrt -as xtruziométrrl határoztuk mg :4 csavararányt alkalmazva. A csiga átmérőj mm, D L pdig, és mm átmérőjű, 3 mm hosszú acél düznit hlyztünk b. Az olvasztási hőmérsékltt és nyomást három ponton mérjük a düznit tartalmazó szrszámban. A hőmérséklt mérési hibájának minimalizálása érdkébn a sznzorokat gy alacsony hőkonduktivitású hngrb izoláltuk. sak azokat az értékkt használtuk fl a düzni lőtt lévő sznzornál, amlyk lgalább D-r vannak lhlyzv. Mértük az m& tömgáramot, az gy prc alatt xtrudált rudacskák tömgénk súlyát. Az acél hőmérsékltét 6, 7, 8 -ra állítottuk b, zkn a hőmérsékltkn végztük l az xtrúziót. A blső súrlódási hő miatt ϑ, azaz az anyag o -ban mért hőmérséklt mindig magasabb volt, mint a bállított érték. Öt különböző csavar sbsségt állítottunk b mind a három hőmérsékltr. A mért adatokat az. táblázat tartalmazza. 9

n m& o 6 7 o 8 o ford/prc g/min p 3 ϑ p 3 ϑ p 3 ϑ bar bar bar 6 8 6, 73,4 93 83,6 4 3 6,7 4, 73,7 4,5 5 84,5 6 9 43 63,5 35 74,3 3 84,8 8 4,5 55 64, 45 74,5 35 85, 3 6 64,6 3,5 55 75,3 45 85,3. táblázat 4. ábra 5. ábra

A 4. ábrán a nyomást a tömgáram függvényként ábrázoltuk 6 -on. A nyomás logaritmusát a tömgáram logaritmusának függvényébn szmlélttő 5. ábra ugyancsak 6 -on azt mutatja, hogy a logaritmikus értékk közötti összfüggés gynssl jól közlíthtő. A számítások alapján a közlítő gynsk gynlti: 6 o -on ln p 3 4,36 +,4776 ln m& 7 o -on ln p 3 4,39 +,6555 ln m& 8 o -on ln p 3 4,66 +,6694 ln m&. Mgállapíthatjuk, hogy az gyns mrdkség az n hatványkitvőt adja mg. A kapott értékk azt mutatják, hogy az n kitvő is valójában hőmérsékltfüggő. Egyszrűség kdvéért mi konstansnak vsszük az n,6 átlagértékkl. A méréssl mghatározott sűrűség g ρ 9 cm 3 gyártó Slovnaft cég által katalógusban mgadott állandó nyomáson mért fajhő 6 o on a DS méréssl, amly jó gyzést mutat a g ρ 99 értékkl [6]. A c p cm 3 c p,8 kj kgk értékkl adódott. Ez jól mggyzik az [5] irodalombli c p kj,3 értékkl. kgk A mért adatokból számítottuk a Rabinoitsch formulával [4] a dformációsbsségt dv z dr

dv z dr 3n + m& n πr 3, ρ és a τ csúsztatófszültségt: A dinamikai viszkozitást az r p τ 3. l η τ dv z dr dv alapján határozzuk mg. A kiszámított áramlási jllmzőkt ( z, τ, η ) a -4. dr táblázatokban összgztük a vizsgált három hőmérsékltn, továbbá a ϑ mért adatokból számított / T /( ϑ + 73, 5 ) [/K] értékkt. dv z / dr τ (6) η (6) ϑ (6) /Τ (6) 36,86 834 769,7 6,,9695 473,74 944 463, 6,7,943 75,63 4384 3,8 63,5,9 967,87 664 7,5 64,,8645 3,79 73456 3,45 64,6,8436. táblázat: Folyási jllmzők 6 -on dv z / dr τ (7) η (7) ϑ (7) /Τ (7) 36,86 688 7,7 73,4,3934 48,69 56 4,6 73,7,3784 75,63 788 33,8 74,3,3484 967,87 4476 53, 74,5,3384 43,53 664,4 75,3,985 3. táblázat: Folyási jllmzők 7 -on

dv z / dr τ (8) η (8) ϑ (8) /Τ (8) 36,86 56984 66,8 83,6,8933 493,463 94 393,4 84,5,853 75,63 944 9,6 84,8,836 967,87 788 35,6 85,,87 43,53 4476 96,8 85,3,8 4. táblázat: Folyási jllmzők 8 -on 6. ábra A 6. ábrán a csúsztatófszültségt a dformációsbsség függvényként ábrázoltuk 6 -on folytonos vonallal, 7 -on szaggatott vonallal, 8 -on pontvonallal. 7. ábra 3

A 7. ábra a dinamikai viszkozitást a dformációsbsség függvényébn szmléltti a három vizsgált hőmérsékltn. 8. ábra A 8. ábrán a 6 -os acél hőmérsékltéhz tartozó, a mérési pontokat hatványfüggvénnyl jól közlítő görbékből dv z,τ dr, dv z,η dr függvényk láthatók. A közlítő dv z,η dr függvényr a kövtkző közlítéskt kapjuk: 6 o 7 o 8 o η η dv 477 z dr dv 3968 z dr. 754. 7354. 733 dv 36785 z dr η. 4

9. ábra A 9. ábrán a nyomás logaritmusát ábrázoltuk az / T hőmérséklt függvényként különböző csiga fordulatszámok (, 4, 8, fordulat/prc) stén. Az ábrázolt grafikonokat a düzni lőtti hőmérsékltr szmlélttjük. Mivl a kifolyó tömgáram majdnm függtln a hőmérséklttől, csak a csiga sbsségétől függ, zért a nyomást alkalmazhatjuk az aktiválási nrgia kiszámítására. A 9. ábra a nyomás logaritmusának a hőmérséklt rciprokától való függését mutatja, azaz látható, hogy jól közlíthtő az (.) Arrhnius-törvénnyl. A lináris közlítésk a kövtkzők: n ln p3. 4946 +. 388 T [ kj / mol ] n 4 ln p3. 8 +. 5 T [ kj / mol ] n 8 ln p3. 57 +. 346 T [ kj / mol ] n ln p3. 986 +. 37 T [ kj / mol ], ahonnan a további számításokhoz a 9. ábrabli gynsk mrdkségénk átlagára az kj,333 értékt használjuk. Thát a számított aktiválási nrgia A,8. mol 5

A. ábrán a düznit mutatjuk b, a -. ábrák az xtruziométrről készültk.. ábra: Düzni.ábra: Extruziométr.ábra: Extruziométr 6

6. A számítások alkalmazása LDPE hőmérséklténk mghatározására Az lőző fjztbli mérési rdménykt flhasználva a 3. fjztbn lőállított mgoldások alapján kiszámítjuk a értékét és mghatározzuk a hőmérséklt loszlását a mért LDPE stén. Összfoglalva a gomtriai és mérési adatokat R mm l 3 mm J R 8,34 mol K n,6 A,8 k,45 kj mol W mk η 477 Pa s g ρ 9 cm 3 6 -on: Ha a cső falának hőmérsékltét választjuk rfrncia hőmérsékltnk, azaz, akkor a fnti adatokból a (3.9) képlt alapján a, a értékir az 5. táblázatban összfoglalt adatok számíthatók ki a különböző csiga fordulatszámokon. Ezkből az adatokból a cső középvonalában a polimr olvadék hőmérsékltér T és T mghatározható. 7

n [ford/prc] [-] a [-] a [-] T T [K] [K] 3,39 6,7946,68 686,59 437,87 4 7,49 4,8887,86 67,3 44,58 6,747 3,836,377 579,34 448,47 8 7,34,89,56 54,55 458,5 5. táblázat: Számított adatok az gys fordulatszámok mlltt 6 -on n [ford/prc] [-] a [-] a [-] T T [K] [K],5455 7,558,567 74,93 448,76 4 6,55 5,36,464 653,38 45,55 6,855 4,48,87 64,66 458,66 8 5,3336 3,596,464 57,7 465,69 6. táblázat: Számított adatok az gys fordulatszámok mlltt 7 -on n [ford/prc] [-] a [-] a [-] T T [K] [K],79 7,383,55 757,4 458,8 4 6,35 5,36,58 67,4 463,85 6,493 3,8889,388 67,6 47,58 8 3,786 3,4399,3947 599,8 474,4 7. táblázat: Számított adatok az gys fordulatszámok mlltt 8 -on Az 5-7. táblázatok a számított adatokat összsítik 6, 7, 8 -on. A táblázatokból mgállapítható, hogy mindn stbn a számolásunk alapján két hőmérséklt érték adódik, mivl a < 8

fltétl mindig tljsül a mért adatokra, hiszn 3, 4349. Látható, hogy T jlntősn nagyobb, mint T. Fltsszük, hogy a valóságban a kisbb hőmérséklt valósul mg, amly nagyobb fordulatszámon így is jlntős hőmérsékltmlkdést jlz. A (3.5) összfüggés alapján ábrázoltuk a loszlását a függvényébn a [, ] intrvallumon. A 3-5. ábrák a (.9)-(.) prmérték-fladat mgoldásait szmlélttik stén. 3. ábra: ( ) függvény 6 -on 9

4. ábra: ( ) függvény 7 -on 5. ábra: ( ) függvény 8 -on 3

A számításokból látható, hogy a külső hőmérséklt növlésévl gyr kisbb a maximális érték a cső középvonalában, azaz a hlyn gy adott fordulatszámon. Az ábrákból mgállapítható, hogy a hőmérsékltk jlntősn mgmlkdnk a cső középvonalában, és z a növkmény mintgy -5 közé sik 8 ford/prc csigafordulatszámon. 3

7. Kövtkzttésk, célkitűzésk A dolgozatban viszkózus folyadék lamináris áramlásakor fllépő hőfjlődést vizsgáltam kör krsztmtsztű gyns csőbn. A jlnség nmlináris parciális diffrnciálgynlt-rndszrrl modllzhtő. Végs hosszúságú hngrbn állandósult nm-ntoni folyadékban létrjövő viszkózus hőfjlődést vizsgáltam. A folyamatot líró prmérték-fladat mgoldása során a folyadék hőmérséklt loszlását nm-ntoni hatványfüggvényt fltétlző modllr határoztam mg. A hőmérsékltfüggő viszkozitás hatását vizsgáltam. Bmutatom a BRALEN RB 3-3 típusú alacsony sűrűségű politilén alapanyag rológiai paramétrink kísérlti mghatározását és a mért értékk ismrtébn a matmatikai modllből mghatároztam az anyagban létrjövő hőfjlődést és a mgoldások loszlását grafikonokkal szmléltttm. Vizsgáltam a matmatikai modll gzakt mgoldásainak számát a paramétrktől függőn és bmutattam, hogy hogyan hatnak gymásra az gys paramétrk értékink változtatásai. A vizsgált LDPE-r mért adatok alapján a cső tnglyébn két hőmérséklt érték adódott. A valóságban valószínűlg a kisbb hőmérséklt lép fl. élom, hogy kalorimétrs méréssl a hőmnnyiségt mghatározzam a vizsgált három hőmérséklt stén és összhasonlítsam a számított mgoldással. Ily módon igazolható, hogy mlyik hőmérséklt valósul mg a két érték közül. 3

8. Irodalomjgyzék [] R.B. Bird, R.. Armstrong, O. Hassagr, Dynamics of Polymric Liquids, Vol., Fluid Dynamics, Wily, N York, 987. [] H. Schlichting, K. Grstn, Boundary Layr Thory, Springr-Vrlag Brlin Hidlbrg,. [3] W.R. Schoaltr, Mchanics of Non-Ntonian fluids, Prgamon Prss, Oxford, 978. [4] J. M. McKlvy, Polimrk fldolgozása, Műszaki Könyvkiadó, Budapst, 966 [5] F. Rodriguz, Principls of Polymr Systms, nd d., McGra-Hill, 987. p.536. ISBN-7-Y6654- [6] http://.ids.com/pwb/obds.aspx?e656 {.. 5.} 33