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入口效應

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入口效應(entrance effect):又稱巴勒斯效應(Barus effect),指熔融聚合物通過管道變化的截面發生取向且彈性儲能的現象。

入口效應機理

注射成型時,聚合物熔體經常需要通過截面大小不同的澆口和流道,當熔體經過流道截面變化的部位時,將會因界面的影響發生彈性收斂運動,使壓力降突然增大。[1]

入口效應現象

聚合物流體經過流道截面變化的部位時,由大到小的截面變化產生的收縮以及流體的粘彈特性,會使得流體的流線產生變化。流體流線形成錐狀邊界,即為入口收斂流動[2]

入口效應產生的因素

入口壓力損失

在形成入口收斂流動時,聚合物材料在熔融狀態下,通過由大到小的入口區域收縮流動時,會受到剪切、擠壓的作用,流動的聚合物會發生性變而儲能,同時產生粘性耗散,導致流入口處壓力損失。[3]

法向應力效應

聚合物熔體在變化的截面流動時,因其自身的粘彈特性,分子取向必然也會發生改變,形成各向異性,從而產生法向應力效應,導致法向應力差。法向應力差是引起諸如爬杆現象,壓孔現象等一些特殊流變現象的主要原因。[3]

入口效應影響

聚合物加工過程中,管道的尺寸的變化會產生死角,使得聚合物因停留過久而引起分解,同時不利於降低流動過程中因強烈干擾帶來的總壓力降,增大了能耗和流動缺陷,降低了產品質量和設備生產能力。

生產中的不利影響及消除方法

不利影響

入口效應通常對聚合物加工來說是不利的,特別是在注射、擠出和纖維紡絲過程中,可能導制產品變形和扭曲,降低製品尺寸穩定做並可能在制品內引入內應力,降低產品機械性能。

消除方法

增加管子長度、增加管徑、L/D增加,減小入口端的收斂角,適當降低加工應力、增加加工溫度、給以牽伸力,減小彈性變形的不利因素。

入口效應的利用

雙管毛細管流變儀

零長毛細管—形狀與普通毛細管相同,只是長徑比很小。

該流變儀可以在一次實驗中得到:由它直接獲得入口壓力降,獲得彈性信息。

參考文獻

  1. ^ 劉煥玲,賈建援,殷磊. 軸向熱傳導和入口效應對圓形微通道對流換熱特性的影響[J].西安電子科技大學學報1001-24(2008)05-0916-06
  2. ^ 劉煥玲,賈建援,邵曉東.圓形微通道換熱特性研究及其尺寸效應[J].西安交通大學學報,2007,41(11):1288-1292
  3. ^ 3.0 3.1 吳其曄,巫靜安著,高分子材料流變學,高等教育出版社,2002-10-1,ISBN:9787040115826