Calculation of a power-law fluid flow in a single-screw extruder | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2017. № 49. DOI: 10.17223/19988621/49/8

Calculation of a power-law fluid flow in a single-screw extruder

This paper is devoted to the creation of a physical and mathematical model of the fluid with a complex rheological behavior flowing in a single-screw extruder channel taking into account the presence of a circulation flow. The power-law model is used to describe the rheological behavior of the extruding polymer. The reversed motion is considered: the screw is assumed to be fixed and the extruder cylinder is movable. Providing a predetermined flow rate, four nonlinear equations describing the flow are obtained. The system of equations is solved by Newton's method. The calculation procedure for the polymer melt temperature along the extruder channel is presented. The heat conduction equation is written in a two-dimensional form taking into account the heat generation due to the viscous dissipation of energy and it is solved by marching method. The power-law fluid flow characteristics are calculated at different nonlinearity degree.

Download file

Counter downloads: 209

Keywords

одношнековый экструдер, неньютоновская жидкость, неизотермическое течение, математическая модель, циркуляционное течение, single-screw extruder, non-Newtonian fluid, non-isothermal flow, mathematical model, circulation flow

Authors

Name	Organization	E-mail
Bessonova Mariya Petrovna	Tomsk State University	bessonova.mp@mail.ru
Ponomareva Mariya Andreevna	Tomsk State University	pma@ftf.tsu.ru
Yakutenok Vladimir Al'bertovich	Tomsk State University	yva@ftf.tsu.ru

Всего: 3

References

Янков В. И., Боярченко В. II., Первадчук В.П. Переработка волокнообразующих полимеров. М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2005. Т. 2. 998 с.

Торнер Р.В.,Лк\>ппт М.С. Оборудование заводов по переработке пластмасс. М.: Химия, 1986.400 с.

Тадлюр 3., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. М.: Химия, 1984. 632 с.

Раувендааль К. Экструзия полимеров / пер. с англ. под ред. А.Я. Малкина. СПб.: Профессия, 2008. 768 с.

Субботин Е.В., Щербинин А.Г. Труфанова НМ. Численное исследование процессов течения полимеров в условиях фазового перехода в винтовых каналах экструдеров при производстве пластмассовой изоляции // Известия ТПУ. 2012. Т.: 320. № 4. С. 171-177.

Sobhani Н., Ghoreishy М. Н. R., Razavi-Nouri М, Anderson P. D.,MeijerH. Н. Е. Modelling of polymer fluid flow and residence time distribution in twin screw extruder using fictitious domain method // Plastics, Rubber and Composites. 2011. V. 40. Iss. 8. P. 387-396.

Althaus Т. O., Windhab E. J. Extrusion of highly unsaturated wet powders: Stress fields in extruder barrels//Powder Technology. 2011. V. 211. Iss. 1. P. 10-18.

Baron R., Vauchel P., Kaas R., Arhaliass A., Legrand J. Dynamical modelling of a reactive extrusion process: Focus on residence time distribution in a fully intermeshing co-rotating twin-screw extruder and application to an alginate extraction process // Chemical Engineering Science. 2010. V. 65. Iss. 10. P. 3313-3321.

Пономарева M.A., Филина М.П., Якутенок В.А. Циркуляционное течение высоковязкой неньютоновской жидкости в канале одношнекового экструдера // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2016. № 2 (40). С. 97-107.