я может проводиться в традиционном тяжелом оборудовании, но всего за 1—2 мин и в одну стадию с одновременным вводом в смеситель всех ингредиентов, включая серу и ускорители в виде готовой композиции

Порошковая технология может дать и другие преимущества Поскольку порошковый эластомер может иметь то же ММ.Р, что и полимер в блоке, продолжительность окончательного смешения короткая, температурный режим оптимальный и деструкция минимальная, то создаются предпосылки для получения смесей и изделий повышенного качества. Эти жесткие смеси с пониженным содержанием масел или вовсе без мягчителя для облегчения транспортировки и формования могут на дальнейших переделах производства снова переводиться в гранулированную или порошковую форму [17]

В перспективе порошковые каучуковые или резиновые композиции следует перерабатывать непосредственно до конечного про191

дукта (резинового технического идя шинного изделия) на экстру-дерах холодного питания или экструзианно-литьевых формующих установках соответствующей мощности и производительности. Целесообразным является также использование смесительно-гомо-генизирующих и профилирующих червячных машин типа «Транс-фермикс» для непосредственного формования из порошковой композиции шинных заготовок, например протекторов.

Перспективным является использование порошковой технологии при приготовлении резиновых смесей в двухчервячных экст-рудерах непрерывным методом, к недостаткам которого относятся необходимость грануляции каучука с получением легко и равномерно перемещающихся в виде потока гранул и интенсивное теплообразование при смешении. Использование порошковой композиции каучука с ингредиентами должно позволить снизить энергозатраты и тепловыделения при смешении, повысить качество смесей и упростить систему автоматического дозирования и управления линией РСНД [16, 17].

Моделирование и оптимизация процессов смешения

Применение экспериментальных методов для получения обобщенных зависимостей в сочетании с математической статистикой, а также с теорией подобия и моделирования позволяет в значительной степени облегчить решение различных задач при разработке режимов приготовления смесей и конструкций нового смесительного оборудования. Методы теории подобия и анализа размерностей достигли большой детализации в технологии перемешивания простых и аномально-вязких жидкостей [18].

Математический подход основан на нормализации основных дифференциальных уравнений гидродинамики вязкой жидкости.

Эти уравнения в сокращенной записи для трехмерной задачи будут:

0или

где D — знак полной производной, V — оператор Гамильтона; Vt3—тензор скорости деформации, V,t=dwxtdxI+dw1ldxt', и» — скорость течения жидкости.

Суммирование (в данном случае — по «/») производится в соответствии с правилом относительно «немого» индекса. Для гидродинамически подобных изотермических систем уравнения (5.1 —

5.2) при подстановках типа яр=-^-преобразуются:

(5.3)

Г аш dwt вав> / da>i \Л V [-АГ ST + -АТ \ ЖГ W>) J "

АР др Г о„, Van 1

= "(PTPS—AY air + Vi ИГ А?А*Г]

192

= i

(5 4)

При соблюдении подобия уравнения (5.2) и (5.3) идентичны учитывая попарное равенство произведений коэффициентов подобия и деля их все MA APAL,/AL, получим:

V4 ELV*»

В каждом из отношений (5.4) имеется определяющий множитель (г, G, Р, т)). Из первого отношения

АЛ.

= 1

т., *

= idem

где индекс «м» — означает модель, а «н» — натуру.

wLp

отсюда или

Таким образом, из первого отношения получим критерий гомо-хронносги НО=~, а из других - критерии Фруда (Fr), Эйлера (Ей) и Рейнольдса (Re):

Re =

gL pw —

/(Но, Fr, Eu, Re) = 0

*

Eu = /lFr",Re''Ho'

(5 5)

Таким образом Eu выражен степенной функцией критериев Fr КРитеРиальное уравнение (5.5) дает общую связь между критериями гидродинамического подобия, которая должна быть для различных классов явлений и устройств конкретизирована путем экспериментального определения коэффициентов уравнения

Ар~

:d*ndy

1ак, для перемешивающих устройств, эксплуатирующихся в вязкой среде Штербачеком и Тауск [18] определен критерий мощности KN или критерий Эйлера при смешении (Еис„):

JV = Fw = psw;

При средних скоростях смешения и больших вязкостях Fr можно не учитывать (можно принять Т=0), а в установившемся про13-113

193

цессе Ho=const (/=0). Тогда Кы и Еисм будет зависеть только от Re:

EucM=/Cjv = CRe*

где( ReCM — критерий Рейнольдса, преобразованный для вращательного движения при' смешении; п — частота вращения мешалки, ротора, лопасти и т. п.; dy — диаметр устройства (смесителя); С — постоянный коэффициент.

При ламинарном течении (kx—1), пользуясь понятием эффективной вязкости, имеем:

KN = C^

или

N = 6^34/1*4

так как

Т]ЭФ-И Я; CONST, ТО N = С1 (ЛЭФЛ) nd^

Это в принцире согласуется с уравнением Мора (гл. 4).

Приближенное линейное моделирование процессов смешения и смесительного оборудования. Практическое моделирование процесса смешения заключается в определ