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异径辊筒之间非牛顿流体流场的数值计算结果及讨论
的分布，我们讨论在B=一B(即下辊筒壁)处的分布情况，采用对称性辊筒系统(=1，￡一1，Ⅱ’=2．7)，结果示于图4,[link widoczny dla zalogowanych]。iii．J~。z2,。7’t厂．～r＼＼‘蔽．d，o一jl／{液动j向I／啪最小■}●占k脱图4下辊筒壁处的剪切应力分布Tt”图中实线表示牛顿流体的应力分布曲线。虚线为零剪切粘度相等的非牛顿流体(6=0．9)的应力分布曲线。可以看出，非牛顿流动行为导致了辊隙间剪切应力的减少蛆线上有两个点Ⅱ=a和；2一n。的剪切应力等于零，这是由于在对称性过程中，这两点的速度分布为均值分布，上下流层的速度差等于蓐。在其他点上，根据(3)式可知，剪应力沿B方向呈线性分布。非牛顿流动行为在等径辊筒系统中将影响吃料处坐标Ⅱ。的变化在图中也有显示,[link widoczny dla zalogowanych]。2．●功率消耗辊筒问流体流动所消耗的功率可按下式计算(11)对于不考虑弹性的纯粘性流体面言，此功率等于驱动双辊运动所需的功率。，口●EI(v1f1一vjf)·h·缸【l2)口E=E实际生产中，一个更重要的技术参数为比功率消耗，定义为辊筒输运单位体积(或单位质量)流体所消耗的功率。e=E／Q式中Q为体积流量。有关比功率消耗e随辊径的不对称度和流体的非牛顿性的变化规律示干图5，图中的辊筒系统保持下辊径R：不变，上下辊筒的速比￡=l。可以看出@在这种条件下，P值随辊径的不对称度而变化，辊径比p值越大,[link widoczny dla zalogowanych]，功率消耗越少，@随着材料的非牛顿性增强(6值增大)，功率消耗越低，例如t对于几种=1．085×10Pa·S的流体，采用辊径比一2的异径辊筒系统加工时，若流体为牛顿流体(6=0)，则比功率消耗P为3．69×lOsPa’若流体为非牛顿流体，则当6；0．5耐，e=2．91x10Pa，下降21．1，当6；O．9时，e=2．3l×10PaI下降87．4％，这显然是由于材料的剪切变稀效应所产生的结果，⑤随着辊距V值的增大，比功率消耗e值下降，且辊距增大后．材料的非牛顿行为对功率消耗的影响也降低了，这是由于辊距增大后，材料受到的剪切作用降低的结果。当辊筒系统的尺寸确定，侧如选等径辊筒H=1时，比功率消耗e随辊速比e的变化情况示千图6。图6的最大特点是功率消耗在上下辊筒等辊速时(￡=1)取极小值。同样地可以看出，若材料的非牛顿行为窠出(6值增大)，功率消耗将下降t第4期橡胶技术与装备I：＼5=Q／＼O5＼、‘、＼—、＼～a9＼＼＼＼、、、采D／O9f一}}f图5比功率消耗随辊径不对称度和流体非牛顿性的变化规律f王!●．10自l＼。I口lI／＼{／／aq／／／￡————’●__图6比功率消耗随辊速比和流体牛顿性的变化规律2．5辊筒分离力辊筒分离力取决于辊筒间流体内的压力，在辊筒轴向单位长度上的分离力由下式确定。F—lh·(Ⅱ)da(15)，a将(2)式代入(15)式，得到F=J。础(16)计算结果示千图7，图7中为对比辊径比}l对辊筒分离力F的影响，选取辊速比￡=1，同样可以看出，①随着辊径不对称度值的增大，辊筒横向分离力减小，②随着材料非牛顿性的增强(6值增大)，分离力也磙小，其发生原因同样取决于材料粘度的。剪切变稀行为}③辊距对分离力的影响很大，辊距增大，分离力明显减小。I1fl0——’—一圈T辊茼分离力随辊径不对称度和流体非牛顿性的变化规律3几点结论(1)与尺寸相当的等径辊筒系统对比，采用异径辊筒系统加工时，辊筒同流体内的压力值明显下降，而且流体的非牛顿性愈显著(6值越大)，辊距越小，压力下降得也越多。因此，异径辊筒系统特别适宜于在据距下加工非牛顿性高分子流体材料硼
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