بررسی مدل‌های پیش بینی کننده جریان سیال درون اکسترودر؛ بخش اول: مدل کاستر

Abstract

اکسترودر به عنوان یک ابزار شکل‌دهی مواد، تجهیزی اساسی و مهم در فرایند تولید در صنایع مختلف بسپاری از جمله صنعت لاستیک، صنایع مبتنی بر شکل‌دهی پلاستیک‌ها، صنایع غذایی و... محسوب می‌گردد. شناخت عوامل اثرگذار بر برونداد اکسترودر در پیش‌بینی عملکرد و تعیین نقاط بهینه‌ی کارکرد این نوع از تجهیزات بسیار موثر است. از این رو در پژوهش حاضر و در دو بخش به بررسی دو مورد از مهم‌ترین روش‌های مدل‌سازی جریان سیال درون اکسترودرها پرداخته می‌شود و نقاط ضعف و قوت هر یک در پیش‌بینی نیم‌رخ جریان و همچنین برونداد خروجی از اکسترودر مشخص می‌گردد. در بخش اول مدل کاستر(1) مورد بررسی قرار گرفته است و در بخش دوم که متعاقباً منتشر خواهد شد مدل تدمور و گاگس(2) مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتیجه‌ی بدست آمده از مدل کاستر برونداد خروجی از اکسترودر را به صورت رابطه‌ی صریحی از شعاع داخلی سیلندر، شعاع شفت ماردان، زاویه‌ی پره و سرعت زاویه‌ای ماردان پیش‌بینی می‌کند. برای جبران اختلاف بین برونداد نظری بدست آمده از مدل کاستر و برونداد واقعی اکسترودرها نیز ضریب عمکلرد واقعی (که در واقع نسبت برونداد واقعی به برونداد نظری است) تعریف شده است و نحوه محاسبه و استفاده از آن بیان گردیده است. نکته قابل اهمیت که تاکنون در مورد مدل‌های مربوط به اکسترودرها مغفول مانده است این می‌باشد که با وجود ساده‌سازی‌های مختلف در تبیین آن‌ها، می‌توان از نتایج حاصل از این مدل‌ها برای پیش‌بینی قابل قبولی از عملکرد اکسترودرهای مختلف در صنایع از جمله صنعت لاستیک استفاده نمود.