МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ИНСТРУМЕНТА С ПОЛИМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ ПРИ ИХ ВДАВЛИВАНИИ В УГЛЕРОДНУЮ ТКАНЬ
Рассматривается теплообмен находящихся на углеродной армирующей ткани полимерных частиц с катком, вдавливающим материал частиц в ткань. В предположении, что скорость движения ткани с частицами относительно катка мала, без учета теплообмена вдавливаемых частиц, ткани с окружающей средой, включая ленту транспортера, на которой находится ткань, представлена математическая модель кондуктивного теплопереноса в контактирующих катке, полимерной частице и армирующей ткани. Данная модель включает уравнения сохранения тепла, записанные относительно средних температур катка, частиц, ткани, а также граничные и начальные условия. С целью упрощения задачи, принимая во внимание то обстоятельство, что между полимерными частицами и тканью имеет место идеальный тепловой контакт, в направлении распространения тепла средние толщины вдавливаемой частицы ткани малы, будем считать, что слой материала частиц и ткани является термически тонким, температура в нем изменяется по толщине незначительно. В результате исходная система из трех уравнений сводится к одному уравнению относительно температуры катка. Это уравнение дополняется соответствующими граничными и начальными условиями. При условии, что вблизи поверхности катка температура по радиусу его меняется по линейному закону, оценивается удельный тепловой поток на поверхности катка. Затем данное выражение подставляется в уравнение теплового баланса термически тонкого слоя, состоящего из материала частиц и армирующей ткани, которое после определенных преобразований интегрируется. Полученная формула для средней по толщине температуры вдавливаемой полимерной частицы показывает, что с течением времени контакта катка с частицей температура её изменяется в основном по экспоненциальному закону. Однако по мере трансформации частицы, её сплющивания аргумент экспоненциальной функции уменьшается, вследствие чего тепловое влияние катка на температуру материала частицы увеличивается. При этом данное уменьшение напрямую зависит от скорости движения частицы относительно катка и степени сжатия её инструментом. Поскольку названные параметры являются технологическими параметрами, полученная авторами формула позволит обоснованно выбирать режимы вдавливания полимерных частиц в армирующую ткань в соответствии с существующими требованиями.