автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Теплофизические свойства полимеров в процессах их производства и переработки

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ШЕНИ 50-летия ВЕЛИКОЙ ОКТЯБРЬСКОЙ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

Не правах рукописи ПИНЕНЬ АЛЕКСАНДР НАУМОВИЧ

УЖ 678.01:356.2:536.

ТВПШИЗИЧВСКИВ СВОЙСТВА ПОЛШЕРОВ В ПРОЦЕССАХ ИХ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ

Специальности 05.17.08 - Процессы и «шараги химической технологии^ 01.04.14 - Теплофизика и

молекулярная физика

Автореферат диссертадаи на соискание ученой степени доктора технических наук

Киев-1990

Работа выполнена в Киевском ордена Ленина политехническом институте имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции на кафедре машин и аппаратов химических производств

Официальные оппонента: доктор технических наук, профессор Дульнев Г.Н.

доктор технических неук, профессор Сергеев O.A.

доктор технических наук, профессор Статюха Г.А.

Ведочве предприятие - УкрНИИпластмаш Миннефтехиммаша СССР,г.Киев

Защита диссертации состоится " "_ 1990 г.

в - часов_мин. на заседании специализированного совета Д 068.14.06 при Киевском орда на Ленина политехническом институте иге ни 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции по адресу: 252056 г.Киев 056, проспект Победа, 37, КПИ, корпус 21, аудитория 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " "_ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент

Цу^/^А^/ В.Я.Круглицкая

xJ^ а 1л,ч h О 9 Л

ЖНОТАЩН

Разработаны научные основы обобирния и расчета тепло^иэи-теских свойств полимерных систем в твердом, видком и расплавленном состоянии при различных температурах и давлениях. На этом основании разработаны математические модели температурных млей и тепловых режимов с переменными, адекватными процессу, геплофизическими характеристиками среды.

На основе обобщенной проводимости микроне о инородных- мате-жалов обоснованы методы аналитического расчета тепло- и тем-юратуропроводности полимерных систем'.

Разработаны методики и получены давке экспериментальные »езультаты по теплофизическим свойствам ряда полимеров и поли-врных композиций при различгшх параметрах внешней среды. По >тим результатам издан первый в стране справочник.

На основе модальных представлений о строении аморфко-кркстад-ических полимеров.полимерных растворов, стеклопластиков,напол-:еншх полимеров разработаны системы структур полимерных мате-иалов.

■ Основываясь на экспериментальных значениях теплофизическиХ войств компонентов полимерных структур .выполнен расчет э;Т»}ек-ивных тепло- и температуропроводности, удельной теплоегдкости и лотности двух и многокомпонентных полимерных систем.Проведзно равнение расчетных и экспериментальных величин.Расхожазние их начэний лежит в пределах 3*10%.

Разработаны методики и проведены измерения бесконтактным ме-эдом тепловых потоков.температур и коэффициентов теплоотдачи от вяжущихся полимерных тел различных форм в новых технологических роде сс ах.

Базируясь на расчетных значениях тепло^изическях свойств по--мирных сред.экспериментальных значениях теплообменннх х ар акте-icmt .разработаны программы и решены на ЭВМ математические мо- . ¡ли температурных полвй и тепловых режимов при производстве и ¡роработке полимерных материалов.Проввдош сравнения расчетных экспериментальных значений температурных полей полю,ирных мв-фиалов в процеооах их производства и переработки.

Результаты работы использованы ведущими организациями в от-эсдях производства и переработки полимеров при разработке вы-жопроизводи тельных устройств .линий и агрегатов,обеспечивающих тчительный технико-экономический эффект.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование производства и переработки полимерных материалов неотделимо от интенсификации основных тепловых и технологических процессов, в также разработки нового высокопроизводительного оборудования. Это непосредственно связано с выбором оптимальных режимов нагрева, охлаждения, термообработки, деформаций и др. Расчет или выбор оптимальных температурных режимов должен опираться на знание достоверных теплодизических характеристик /ТЖ/ полимерных сред и их зависимостей от температуры и давления фазэвых превращений.

На основе расчетов по сущзствуювдш математическим моделям с усредненными 1ФХ установлено, что выполнение тепловых расчетов с неадзкватными технологического процессу ТЗХ ведет к ошибке при вычислении температурного поля в полимерных средах в 15-20$, а при нахождении площади теплообмена проектируемого оборудования - в 20-25%.

В настоящее время в экспериментальных данных по зависимости "ИХ полимерных материалов от температуры наблюдается довольно большой разброс в значениях величины получешшх для одних и тех же материалов различными авторами. Кроме того они не охватывают всего диапазона составов и температур реализуемых при производстве и переработке полишрных материалов. При этом необходимо заметить, что зависимости Т5Х полимерных материалов от свойств среды носят очень сложный характер и значения их величин могут измениться более чем в два раза.

В последнее время возрос интерес к аналитическим методам определения Т5Х полимерных материалов в силу их экономичности, возможности охвата широкого диапазона изменения влияющих пара- • метров, а также удобства использования их в микропроцессорном управлении тепловыми режимами в технологии и САПР. В этой связи возникла необходимость разработки экспериментально-аналитических методов расчета ТФХ полимерных материалов в зависимости от состава, разовых и температурных превращений при различных параметрах внешней среды. Причем, эти Методы долкны сохранять точность экспериментальных способов определения и давать возможность получать значения Т5Х для всего спектра изменяющихся входных величин, ''

Полимерный материал при этом рассматривается не как одаоро^ ноа тело с воспроизводящимися при различных режимах производства и переработки свойствами, а как композит, характеристики компонент которого (молекулярно-массовое распределение .степень кристалличности, вид и концентрация наполнителя, модифицирующие ингредиенты и др.) определяют итоговые значения ТЗХ всей композиции.

Цель работы заключалась в разработке научных основ'обобщают: и расчета 1ФХ полимерных систем в твердом, гадком и рас-иавленном состояниях при различных температурах и давлениях и эбоснованне методов расчета температурных полей тепловых режимов i площади теплообмена с. переменными адекватными процессу, Т$Х зреды в процессах производства и переработки полимерных материалов.

Для достижения этой цели необходимо ранить следующие задачи:

1. Разработать математические модели теплопереноса в новых гехнологических процессах с высокими требованиями к термостаби-шзации полимерного материала при их производстве и переработав ; адекватными процессу Т5Х среды.

2. На основе анализа теории проводимости микроне однородных «атериалов обосновать методы расчета эффективных тепло- и тем-гературопроводности полимерных материалов

3. Разработать методики определения TJX, лучистых и конвек-?ивных тепловых потоков, тешератур поверхности и коэффициентов теплоотдачи от- двииущихся тел различных форм,

4. Получить новые результаты по Т5Х полимеров, полимерных юте риалов, их композиций в твердом, расплавленном и ж ж ом со-.чаяниях при различных температурах.и давлениях. .

5. Получить новые результаты по распределению температур в , голиюрных материалах, коэффициентах теплоотдачи при различных изжимах нагрева или охлаждения по длине зоны формирования движущихся псшшзрных тел.

6. На основе изучения структурных особенностей полимерных ¡атериапов разработать модельные представления о структурах мор^но-крис'таллических полимеров, полимерных растворах,стекло-иастиках и наполненных полимерных материолех.

7. На основе экспериментальных значений Т£Х компонентов по-иглершх структур выполнить расчет эффективных тепло- и температуропроводности, удельной изобарной теплоемкости и плотности

двух и многокомпонентных полимерных систем, при различных температурах и давлениях. Сравнить расчетные и экспериментальные значения IÍX рассмотренных полимерных материалов.

8. Базируясь на расчетных значениях Т£С полимерных сред,экспериментальных значениях теплообменных характеристик, рассчитать температурные поля и тепловые режимы в новых технологических процессах производства и переработки полимерных материалов. Сравнить рассчетные и экспериментальные результаты.

Научная новизна. Разработаны научно-методические основы: обобщзния и расчета TiX полимеров , полимерных смесей, композиций на их основе в зависимости от молекулярно-массового распределения структуры,состава,фазовых превращений, вида и концен- . трации наполнителей при различных параметрах внешней среда; мзтодов расчета температурных полей, тепловых рекимов, площади теплообмена в процессах и агрегатах при производстве и переработке полимерных материалов с адекватными процессу Б5Х полимер ных сред.

Разработаны методики измерения и подучены новые результаты по: TíX полимеров, полимзрных материалов в твердом.расплавленном и кидаом состояниях при различных температурах и давлениях; лучистым и конвективным тепловым потоком, температурам поверхности и коэффициентам теплоотдачи от двинущихся полимерных тел различных форм в новых технологических процессах переработки по лимероЕ.

Решение этой научной проблемы, помимо самостоятельного научного значения ваяно при прогнозировании Т5Х полимерных композиций при разработке новых технологических процессов и создания нового высокопроизводительного оборудования.

Обоснованность и достоверность положении.выводов п рекомендаций подтверждается достоверностью методик принятых для изме-решя теплофизических и теплообменных характеристик полимерных материалов и сравнением расчетных и экспериментальных величин ®Х, температурных полей по длине зоны термовоздействия при различных тепловых режимах в процессах производства и переработки полимзрных материалов. Расхождения между расчетными и экспериментальными значениями не превышают:. по удельной изобарной теплоемкости.и удельному объему 2+5^ во всем диапазоне температур и 1% в области фазовых переходов; по эффек-чшшгл

тепло- и температуро проводности - 5*10%-, по распределению температур поверхности охлаждаемого или нагреваемого полимерного тола - 10*15$.

Практическая ценность' и реализация работа. Работа выполнилась согласно Межотраслевой Коглплексной программе работ не 19311385 г.г. по решению научно-технической проблемы "Обеспечение народного хозяйства полной и достоверной информацией о свойствах и применению полимерных материалов" принятой по постановлению ПСНТ СССР № 430 от 13.09.1979 г. и одобрена Коллегией Госстандарта пр.й 8 от 05.03.1981 г., Комплексной проблема "Теплофизики и теплоэнергетики" ДО УССР и включена в Координационный план по разделу "Свойства низко- и высокомолекулярных соединений и композиций на их основе", Решением Бюро физико-химических проблем АЧ УССР пр.гё II п. 185 от 09.12,1985 г., Координациошюму гслану Минвуза УССР,Миннез)техиммэш СССР, Минхимпром СССР, но 1:3311985 г.г. .

Разработана научно обоснованная методика расчета Т1>X амор|-¡ю~кристаллических полимеров, полимерных композиций, полимерных эастворов, наполнеюшх полимерных систем, стеклопластиков. С зеобходвмыми уточнениями она моает быть использована для расчеса Т2Х других материалов, а также для прогнозирования свойств зновь создаваемых полимзрных веществ.

Разработаны методы расчета температурных полей и тепловых >ежимов в процессах нагрева пли охлакдзкия движущихся полимерных тел различных форм, а также тепловых и параметрических резолов экструзионного, теплообмеиного и ре шторного оборудования : переменными значения!® ТЗХ полимерных сред. Все расчеты пред. :тавлены в вида алгоритмов,блок-схем и программ для ЭВМ.

Результаты работы включены в разработку ряда высокопроизво- * зтелышх устройств, линий и аппаратов для проведения различных роцессов при производстве и переработке полимерных материалов, езрвботки были вшдрены в промышленность с 'долевым эконсмячео-им аспектом около I шш.рублей и огадаемым экономическим э®ек~ ом более I млн.рублей.

Разработанные методы расчета используются в учебном процессе два учебных пособия объемом 16,6 п.л.), в ряж ведущих оргапи-аций по производству и переработке полимеров (0НП0 Плестбполя-зр, г.Ленинград, Ш0 Пластмассы, ИВЙШ КП г.Москва, Киевский

филиал ВН1ШВпроект, УкрЮМпластмаш, (КБ Полимермаш г.Киев) и заводах по изготовлению теюгообменного полимерного оборудования, вискозных волокон и тонких полимерных плвнок. .

.Апробация работы. Результаты работы докладывались на Ш Всесоюзном совещании по тепло- и массообмечу (г.Минск, 1968 г.), Всесоюзной конференции по "Процессам и аппаратам полимерных материалов" (г.Тамбов, 1974 г.). Всесоюзной конференции " Процессы и аппараты производств полимерных материалов " {г.Москва, 1977 г., 1986 г.), УП Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ (г.Минок, 1978 г.), П - У, УН Республиканских научно-технических конференциях "Повышение эффективности и усовершенствование процессов и аппаратов химических и пищевых производств" (г.Киев, 1968г, ; г.Львов, 1973 г.; г.Харьков, 1976г.; г.Днепропетровск, 1980 г.; г.Харьков, 1988 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 38 работ, из них один справочник по TSX полимерных материалов и 2 монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (306 наименований) и приложений, в которых приведены программы расчетов на ЭВМ тепловых режимов переработки полимеров и тепло-обшнных устройств, документов, подаверкдающих практическое значение диссертации. Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 112 рисунков, 14 таблиц,

2. С0ДБР2АНИЕ РАБОТЫ

2.1. Теплофизические свойства к азе входная информация при математическом описании тепловых процессов производства и переработки полимерных материалов.

В математическом описании тепловых режимов в новых технологических продассах с повышенными требованиями к термостабгшгзашга полимерной среды, решающее значение имеет достоверное описание теь пературного поля полимерного материала, что, в итоге, определяет качество конечного продукта.

Тек, небольшие колебания температур при производстве полых волокнообразшх полимерных мембран, оплавлешш напыленных полимерных покрытий, получении тонких воздухоохладдзелышх полимерных пленок и в других процессах ведет к резкому снижению селективное-

ти и проницаемости мембран, ухудшению адгезии напыленного полимера к напыляемой поверхности, образованию дефектов в полимерной пленке и т.д. При ре пении сопряженных задач в математическом описании охлаждения воздухом полых полимерных мембран или полимерной пленки 1ФХ полимера принимаются постоянными по длине зоны охлаждения и, как показали сравнения расчетных и экспериментальных температур, ведет к ошибке, в результирующих значениях превшающзй 100%.

Приближенные инженерные методы решения этих математических моделей с усредненными или переменными по температуре ТБХ также не обеспечивают необходимой точности описания температурного поля полимерного материала, что в значительной степени ведет к ухудшению качества получаемых изделий.

Из решения упрощенных математических моделей установлено, что процесс охлаждения идет тем быстрее, чем тоньше полимерная пленка или пучок нитей, выше величина отношения Т£Х полимера и среди и ниже число Прандтля охлаждаемого воздуха.

. Для выполнения шюговариантных расчетов тепловых рекимов в' новых технологических процессах с повышенными требованиями к термостабилизации удобными и достаточно надехными являются уравнения енергии с граничными условия?® второго или третьего рода. Их приметше обосновывается так же возможностью обратного решения задачи, т.е. исходя из заданных конечных свойств по- • луч се мо го полимерного изделия возможностью выполшния расчетов и выбора оптимальных температурных рекимов.

Математическая модель охлаждения рукавной полимерной пленки^ с учетом начальных и греиичных условий,представлена преобразованным уравюнием энергии

(I).

три граничных условиях

гдо (3 - производительность лиши; ТЭх - даеметр рукава на участке раздува; ¿С$,сСц - коэффициенты теплоотдачи на . внутренней и наружной поверхности полимерной пленки; Тж< I ТЖг - внутренняя и наружная температуры поверхности рукавной пленки; = - безразмерная координата, которая преобразует область интегрировешш .в прямоугольник с координата.® границ О и 1 .

Тешгафизические свойства среда А-ц > Рср взяты при

соотвзтствуювдх температурах наружной и внутренней поверхности полимерной пленки в зависимости от степени кристалличности полимере и теплоты фазовых превращений.

Математическая модель охлаждения полых волокнообрээных полимерных мембран представляется аналогичным образом в цилиндрических координатах.

Математическая модель нагрева пористого полимерного покрытия в трубе термофоршроввния при изготовлении каркаса для оптического стекловолокна такие запишется преобразованным уравнешем энергии в цилиндрических координатах

Тешгафизические свойства полимерной композиоти (полимер-воздух) тек ке представлены как функдаи температуры А =Д1 (Т) , р =Р\(Т),

Ср -Ср1 (Т) в зависимости от структурных особенностей среды и фазовых превращений.

Из рассмотренного в работе математического описания температурного поля, тепловых потоков, затрат мощности в экструзион-ном, валковом, теплообменном и реакторном оборудовании аналогично вытекает необходимость в достоверных 1ФХ среды и их свойств, состава полимерного материала, изменений от температуры и давления.

Для точного инженерного решения математических моделей тепловых процессов нагрева или охлаждения полимерных материалов • следует знать зависимость 1ШХ полимерной среды от состава, температуры, давления фазовых переходов и других технологических факторов, а такие зависимость коэффициентов теплоотдачи по длине или высоте формования получаемого полимерного изделия.

2.2. Аналитические метода расчета тепло- и температуропроводности микроне однородных материалов.

Из уравнения Фурье получена зависимость для определения эффективного коэффициента теплопроводности двухкомподантных микронеоднородных (МНМ) материалов [ 37] :

^А^ОдАзИ

Для нахождения Л эф при решении системы (5) необходима дополнительная информация. Например, если задана сложная структура и градиент температур направлен параллельно слоям, то

А^АгИ и . ^

I

(5)

Если поток направлен перпендикулярно .слоям, то = ^

(7)1'

/(1) +ш

Аэ<Р - ^ Л2

; (г,

Из приведенных уравнений следует, что для определения эффективной проводимости необходимо решить две задачи:

а) описать структуру МИЛ; '

б) определить А[ и В;. .

Нахождение А^ и В;, является задачей математической физики, т.е. при заданной геометрии и граничных условиях нужно решить уравнения в частных производных (Лапласса или Пуассона). Аналитическое решение здесь возшкно только для тел правильной $ормы.

В работе рассматриваются наиболее характерные из них.при-змлемые для расчета элективной теплопроводности полимерных материалов.

Метод прямых вычислений. В данном методе неизвестные Д^ [или &1 ) вычисляются непосредственно из решешя уравнения Наплассв для конкретной модели. Данный метод кроме Максвелла «¡пользовался в роботах ЛорешьЛорентца, Рэлея на безе но дета МИЛ в виде одиночного включения сферической формы,находя-

щэгося в матрицр из другого компонента. При этом предполагалось, что включения находятся достаточно далеко друг от друга и не оказывают влияния на соседнее температурное поле. Эти расчетные формулы хорошо согласуются с экспериментальными данными для, структур МНМ при малых концентрациях изолированных изомерных включений ( ^ 0,2). Рассматривая многообразие структур МНМ, условия контактирования между компонентами, соотношение их свойств необходимо отметить, что точного решения задачи по определению эффективных свойств проводимости МНМ в настоящее время нет. Поэтому перспективным направлением является разработка приближенных методов расчета, позволяющих получить оценки значений эффективной проводимости сверху и снизу. В работах С,!Л.Дыхни показано, что эффективная теплопроводность МНМ с любой структурой и с любыми соотношениями проводалостей компонентов С = Аг /д( { 0<- а •<£ I) удовлетворяет неравенству:

в результате преобразований получено:

А« - л« - ГУА^Ца т

Ъср = <Л>-А ^^ (Ю)

где <Л> ЛД + Аг02

а - зависит от структуры и других параметров (0 ^ а i В этой постановке существует несколько приближенных методов определения эффективной проводимости МНМ: вариационный метод, метод случайных функций, метод самосогласованного поля и др., отличающихся громоздкими расчетными .зависимостями.

Метод интегральных сечений. Этот метод разработанный Г.Н.Ду-льневым наиболее широко распространен при расчете и прогнозировании эффективной теплопроводности МНМ. При этом истинное значение эффективной проводимости Лэср больше проводимости полученной при"адиабэтическо;л"сече нии кусково-кусочюго тела и меньше проводимости .полученной при "изотермическом" его. сечешш.Метод . сочешй в том или "ином виде использовался при определении эффективной проводимости многими авторами, однако наиболее последова-

гельно он разработан Г.Н.Дульневым и его учениками при исследовании обобщенной проводимости МНМ.

В ремках двншго подхода получены результаты: Дел элементарной ячейки "иар в кубе" : нижняя и верхняя границы

»н=д2 + (Лл-а,)яi; №=1г'4( ; <п)

Ъ'ЁЪт, {1-ïUr, '<»

'да теплопроводности включений и матрицы, а ~

¿ft - объемная концентрация включений

Дс =M1-Otfi[3P (1)]"' РН»^ (И),

Для элементарной ячейки "куб в кубе" :

н~ 2 Л,-^(Л(-Д2) Д..* Xa + ft,(16)

Исхода из условия, что истинное значение элективной теп-шроводности лежит жжду нижней и верхней границами, было >лучено уравнение

ЛЭСр = {1-иг[(1-а)'1'(1-ая)/3Г1} (17)

)авнение расчетных и экспериментальных значений показало хотев совпадение результатовСбне более 4/5),

Для систем типа "губки" приемлема модель с взаимопроникании компонентами использована Г.Н.Дульневым для изучения юр дых материалов с сообщающимися порами.

1\н,-'сг + а-(1-е) +'2аа(>1-с))[1 - (1-е) с] аа)

с^аа-с) с (2-е)? а (1-е)2- 3 (19)

С помощью комбинированного метода сечений определяется эф. фективная проводимость композита

Л > Г сг*ас-(1-с) сП-с)ы(1-с)2 1 (20)

дк~л1 Ь ас?И-£) + 1-с+с2 с(1-с)+а(1-с-сг)Л

где С — геометрический параметр модели, который, определяется щ уравнения

/2с3-Зс2 + 1=а2 (21)

Нщ это» выполняется неравенство:

ДН<ЛК^ЛВ (22)

.дальнейшем.в! работах Т.Н.Дульнева были получены уравнения на основа перколяционной модели, которая учитывала переход от -изолированного к бесконечному кластеру

т л4 5, Д + -к % (23)

где 5), ¿2, 5/,,, б,, - геометрические параметры пер-

коляционной модели [37] .

Метод функциональных неравенств. На основе теории обобщенной проводимости с-учетом обратного неравенства Гельдера получено следующее неравенство [37]:

где р и с/ сопряяенные числа, т.е. для них выполняется соотношения

Р~' + £Г1Н Р +с1=Рс1 (26)

Задаваясь различными Р и (Л с учетом (26) подучены различные неравенства для элективной те плопр ово дно с ти микронеоднородных полимерных материалов (ШШ). Очевидно, что различным Рис/ соответствуют различные структуры МНПМ.Для статистических И®,! произвольное число Р связали со структурной характеристикой Ш1Ш - средним расстоянием мзкду лучше проводящими частицами (У , которое определяется по формуле

<5^1,19 а О (г?)

где с1 - средний линейный размер частицы; - объемная концентрация компонента с лучшей проводимостью. Положив Р равшм Р = (1 + §

тогда = = 1,'19а1'Уз ' (28)

(29)

В этом случае двухсторонние оценки значений эффективной теплопроводности ШШ примут вид:

В результате нижние и верхние границы для двухкомпонентных ДНПМ определяются

Д„ = (Д<А">-и,+ ■ (30>

Для шюгокошюнентных МНПМ

(32)

. ^ ■ (33)

дв= (д

Для приближенных расчетов шкно использовать форгдулу:'

е

Тек как Р зависит от объемной концентрации компонента с лучшей проводимостью , то присвоение индекса I однозначен > Ль

Расчет температуропроводности мшсронеодаородних полимерных материалов. Б работах В.В.Новикова получено выражение дет эффективного коэффициента тешературопроводности МНШ в виде:

для двухслойной системы

а - Г о № (Л Сг\ Ог у< а*1>- + 2 "ОТ ~а~г ] <8б)

для трехслойной систеш

аэср 1 а, а2 + а3 ^ а, (36)

+ ¿к£*\ + (Ш . А£з_)1 Г'

. \ а. Ас, ) \ а. Дсг 11} Форели (35) и (36) получены в предположении что весь поток тепла, подводимый к лицевой стороне пластины, полностью поглощается в первом слое, а затем часть тепла передается второго слою и т.д.

Такая модель справедлива, если характерное время прохождения тепловой волны в слое . Т^ больше ("толстые" пластины) характерного времен!! изменения теплового потока Т^ .

Рассматривая другой случай, когда Ху > (случай

"топких" пластин) получены расчетные формулы, если тепловой поток направлен перпендикулярно слоям 1,37):

дая двухкомпонентных систем

аЭСр --Ш'^5 +0га^)'2;

дая многокомпонентных систем

Если тепловой поток направлен параллелью слоям: для двухкомпонентных систем

(37)

(38)

для многокомпошнтных систегл

Используя метод поэтапного определения с помощш фор.{ул (38) и (40) на основе перколяциошюй модели определена аффективная температуропроводность 37

a3(p=(a?5S< + a,f Sa ГД9 +

Геометрические параметры перколяциошюй шдели S^, 53 , 5 f [L определяются тгкяиз как и при вычислении коэффициента теплопроводности по формуле (23). Расчеты показали,, что если 10' °г/а, 1 , то вместо формулы (41) можно использовать форЕДулу (38).

Теплопроводность наполненных полимерных материалов. Особенностью наполненных полимерных материалов является то,что яри введении наполнителя в полимер на поверхности частиц образуется пограничный слой полимера с измененными свойствами, который . называют межфазным слоем (М2С) . Поэтому при определении эффективных свойств полимерных композитов их рассматривают как трел-компонентную систем, где третий компонент - М5С. К межфазному слою относится вся область между наполнителями и полимером с изменениыми свойствами. MSС по составу и свойствам может быть неоднородным, поэтому для расчета эффективной теплопроводности в таких системах использован метод поэтапного осреднения 37 . '

Сущность метода заключается в следующем: вначале выделяется представительный объем неоднородной среды, который рсзбива-зтся на области, каждая из которых характеризуется одним линейным масштабом неоднородности. Рассматривая области разбиения как квазиоднородше, определяют свойства всего представи-сельного объема. Если существуют по сколько видов тоднород-тостей разного уровня, то каждый уровень неоднородгостей южно гарактеризовать своим линейным масштабом, который шжет начи-

(42)

наться на атомном уровне. Таким образом в данном методе осреднение проводится по каждому виду неоднородаостей поэтапно.начиная с неоднородаостей с малым линейным масштабом постепенно переходят к большим масштабам, пока не будет проведено осреднение по неодаородшстям всех уровней.

Изменение структуры композита с увеличением объемной концентрации частиц наполнителя мокно качественно опиоать следующим образом: вначале в непрерывном связующем (полимера) образуются изолированные группы (агрегаты) частиц наполнителя (изолированный кластер - Ж), затем с увеличением объемной концентр шли наполнителя изолированные кластеры соединенная и переходят в, так называемый, бесконечный кластер иа плотноупаковэн-ных ч8стиц (КПЧ).

Исходя из такого представления о структуре кошозитз .определение эффективной теплопроводности разбивается на два атопа: вначале находятся эффективная теплопроводность КПЧ, а затем определяется эффективная теплопроводность всего композита.

Контактироваше частиц наполнителя в композите происходит . обычно, через тонкие прослойки полимера. Эта особешюсть контакта между чэстицдаи (наличие тонкой прослойки полимера в об-лаоти контаста) влияет на процессы переноса тепла в композите и приводит к тому, что эффективная теплопроводность композита . слабо зависит от теплопроводности частиц ншолштеля.

Эффективная теплопроводность КПЧ определяется из уравнения

1Ан 2 Ъ- '

эИ^г^й: " - геометрические размеры осред-

неиного элемента.

Таким образом.,при расчете эффективной теплопроводности но-, полненных полимерных материалов после того, как определены эффективные свойства КПЧ, композит можно представить как двух-

компонентную сйстевд". Один компонент обладает свойстве?® КИЧ Д,к , а другой - свойствами метрики (полимера) Лм . При расчете и прогнозировании эффективной теплопроводности композита использовано неравенство

(44> '

■ ¿„^(ь^+ОЛ^ : (45)

= (46)

где Р=си1,тк'Узу<у с(47)

(Тк - объемная концентрация КПЧ в композите.

Элективная теплопроводность многокомпонентных полимерных композитов. Если полимерный композит содержит несколько сортов частиц наполнителя с теплопроводностью Д^ , Д.2 .... Л^ , то для расчета и прошозировання элективной теплопроводности

ДЭф мокно использовать двухсторонние оценки, полученных на основе обротного неравенства Гельдсра

Р (48)

(49)

где - теплопроводность многогранника, описашюго вокруг

С -го сорта наполнителя; 01 - объемная концентра-

ция многогранника 1-го сорта; <£к - нормировочный мтоят-тель; Ап 1 (1ц ~ теплопроводность и объемная конце нтрятетя полимера, причем п -'А -'/,

0П=Ь^10К1; РфФ(-;1,\эи« }

0к4 - объемная концентрация многогранников вокруг частицы с лучшей теплопроводностью.

Для приближенных расчетов можно воспользоваться згвисимоо-

тью

2.3, Экспериментальное определение тепло-физических и температурных характера •: ик в процессах производства и переработки полимерных материалов.

Экспериментальное определение ТЬХ полимерных материалов. Определение тепло- и температуропроводности проводилось на созданной установке, теоретические основы которой базируются на методе нагрева двух пластин плоским источником тепла постоянной' мощности. Она обеспечивала измерение этих величин в твердом и гадком состояниях в широком диапазоне температур(280 4- оОоК) и давлений (0,1*30 Шв). Удельная изобарная теплоемкость определялась в адиабатическом калориметре по датоду Сайк-ся. Удельный объем полимерных материалов определялся в капиллярном стекляном.дилатометре типа Беккедаля. В работе рассмотрены планирование эксперимента и анализ погрешностей измеряемых величин. Относительная оишбка при измерении тепло- и температуропроводности составляет +5*7$, изобарной удельной теплоемкости + 2>%, удельного объема - + 0,5$. По изложенным в работе метода-кш проведены измерения при различных температурах и давлениях тех следующих полимеров и полимерных композиций: полиэтилена высокой и низкой плотности; полипропилена; поливинилхлоридных пластикатов; лавсана; полякепрошида различных молекулярных масс от мономера до высокомолекулярного полимера; поликарбоната и гюлисуль-фона различных молекулярных масс от алитдера' до высокомолекулярного полимера, их двух-и трехкомпонентнио растворы; полистирола, его сополимеров, растворов и реакционных масс; вискозных растворов различных степеней зрелости; наполненных полимеров; стеклопластиков, полимерных связующих для стеклопластиков и наполнителей; металлонсполнешшх полимерных композиций. Результаты измерений составили основу для издания первого в нашей стране справочника по ТЬХ полимерных материалов.

йг.сгифиментальше определешш тепловых потоков .температур и коэффициентов теплоотдачи от движущихся полимерных тел. В настоящее время используются два принципа измерения температур и тепловых потоков - контактный и бесконтактный. Приборы основанные на первом принципе, представляют собой термоэлемент, термобатарею или термометр сопротивления смонтированного в-корпусе , контяктируемом с измеряемым объектом. Из бесконтактных

методов наиболее перспективным является способ регистрации ИК - излучения. Чувствительным элементом, регистрирующим Ш-излучешя в наибольшей степени соответствует батарейный датчик теплового потока, разработанный в ИГТФ АН УССР под руководством чл.-корр.АН УССР О.А.Гервщепка. Он отличается высокой чувствительностью, большой надежностью и механической прочностью, простотой конструкции, возможностью, при необходимости, широко варьировать его формой и размерами. С использованием датчиков различных форм (кольцевые,сегментные) разработаны методики, проведена хрвдупроша и выполнены измерения лучистых и конвективных тепловых потоков, температур движущихся поверхностей различных форм и коэффициентов теплоотдачи в процессах получения полых полимерных мзмбран, тонкой полиэтиленовой пленки, оплавления полимера при различных скоростях движения полимера и температурных режимах охлаждения или нагревания. Результаты представлены в. виде графиков и критериальных -зависимостей

2.4. Методы расчета теплофизических свойств полимерных материалов и полимерных растворов.

Для разработки экспериментально-аналитических методов расчета Т5Х полимерных материалов необходимо сопоставить структуру полимерного тела со структурой модели МНМ и выбрать соответствующе методы аналитических-вычислений.

Аморфно-кристаллические полимеры. К ним относятся наиболее распространенные полимеры; такие как полиэтилен высокой и низ-коп плотности, полипропилен, поликапроамлд, лавсан и др. В качестве единой характеристики для этих полимеров выбрана степень кристалличности, т.е. соотношение кристаллической и аморфной фаз. Согласно выбранному модельного представлению о структуре таких полимеров образцы их отличаются мезду собой количественным соотношением кристаллизующейся и пекристаллпзуювдйся модификаций.

Величину изобарной удельной теплоемкости и удельного обт,ема в температурном интервале между, рэсстекловиванпем и плавлением по этому модельному представлению можно рассчитывать как сугеду вкладов нокристЕшшзующейся (аморфной) и кристаллиэугарйся модификации

Cp = CPQ (l-Xfl) +Cp • (50)

(J = Ua (1-Лд) + If* (si)

r* ir* '

где Op, U . . удельная теплоемкость и уделышй объем кристаллизующейся модификации учитывающие теплоту и измерение объема фазовых переходов,кДк/(кг К) и м3/кг соответственно.

Модель, основанная на способности алорфш-кристаллических полимеров сохранять постоянное значение степени кристалличности образца при многократных температурах цикла, хорошо со-

гласуется с результатами исследований структуры и свойств этих полимеров. Она позволила разработать методики расчета удельного объема, удельной изобарной теплоемкости, коэффициентов тепло- и температуропроводности для этих полимеров в твердом и расплавленном состояниях.

Исходная массовая степень кристалличности образца полимера, ьыйраяная к ас единая идентифицирующая характеристика, вычислялась по известной форцулв:

Л _(РЧ-А) А (52).

* (А-А)А»

Составлены таблицы, связывающие исходную плотность образца полимера результирующим значедаем массовой степени кристалличности JLy .

Где РУС, . - плотность образца полимера при температуре р веете к-ловывашя; р<х > Р* - плотность аморфно и кристаллического по-лиморв при той кз температуре.

11а основе обобщиния большого количества литературных данных и в недостающих случаях собственных измерений удельной изобарной теплоемкости и удельного объема аморфно-кристаллических полимеров, подучено закономерное изменение этих величин с температурой и исюдной степенью кристалличности Jig , что, в свою очередь, дало возможность вычислить изменение di- f (Т) , ее градиента = f (Т) , (Tj, (Г*={(Т) для всего интервала исходных степеней кристалличности характерных для каждого полимера. Результаты представлены в виде номограмм,таблиц,графиков и температурных полиномов.

При расчете эффективной теплопроводности аморфно-кристалли-чеекнх полимеров использована обобщенная модель гетерогенной

структуры. Путем сочетания теории протекания процессов проводимости и штода проведения к элементарной ячейке, для принятой модели структуры, получено уравнение, связуюшее проводимость системы с концентрацией проводящей компоненты т :

^ 1 > ГГ1 > 0,5

0,5 >т> 0,15 Ра = 0И5°'33

т^ 0,15 г^О; б2 = т0'33

В приведенных формулах проводящими кошоленгалог служат кристшт-лические участки с теплопроводностью Дк , а непроводящими -аморфные и квазиаморфные с теплопроводностью Аа , и следовательно,

За объемную концентрацию проводя ней компоненты принята обьем-ная степень кристалличности полимера Щ-оСр Зависи-

мость с-(Т, оСд ) получена нами ранее из зависимости

Ср (Т, ) для полиэтилена низкой и высокой плотности,

изотактического полипропилена. Аналогично она гложет быть получена и для других аморфно-кристаллических полимеров.

Фазовый переход - плавление идет с.поглощением тепла и те кристаллические участки, которые плавятся в каком-либо интервале температур дТ\ , можно рассматривать в этом интервале как- непроводящие включения. Их вклад в теплопроводность системы следует оценивать как вклад изолятора. Теплопроводность остального полимера, в котором в интервале дТ\ не идет фазовый переход,будет значительно выше и этот полимер выполняет роль проводяирй матрицы. Концентрация непроводящих включений - плавящихся кристаллических образований тер , в каждом интервале температур а7\ вычисляется по формуле температурной зависимости скорости рас-кристаллизации ЭсЛ^/зу ^(Т^ полученной в работе расчетным пу-' тем "

(54) и уровне-

В случае, когда т^О,15; =0; ¿¿ = т<р

ние (53) принимает вид

=*•«[ ТТТ^^ + {65)

При Шср > 0,15 теплопроводность полимера вычисляется по уравнению (53), где т = I - т<£

Таким образом, расчет эффективной теплопроводности в облас-» ти фазового перехода выполняется в два этапа:

1. Расчет эффективной теплопроводности матрицы-полимера со-; стояща го из кристаллических и аморфных участков по уравнению (53).

2. Расчет эффективной теплопроводности полимерной композиции в целом по уравнению (55).

Расчет температуропроводности аморфно-кристаллических полимеров выполвдется по следующим зависимостям:

а) элементы системы расположенные параллельно тепловоз потоку

-О') тк + \>та , ч

'**р-а* (56)

б) элементы системы расположены перпендикулярно тепловому потоку

„Ш _ А*

а*. —

в области фазового перехода

(П) _ (II) )фШр (дв)

«эф ф ~ эФ -— ( )

-_Р& *_• (59)

Так к тс отношение |М> *** ПОЛИ0ТИЛвна и

палипроивлвна во всем интервале температур близко к единице,то

где

при расчете значений ^^пср/л« и ' ^ их величины

можно принять равными Г Ю-2. к

Значение эффективной тенпературопроводности полимера вычисляется как: (¡0 (I)

"ЭФ - 2. (60)

При сравшнии расчетных и экспериментальных значений ©X аморфно-кристаллических полимеров наблюдается хорошая сходимость результатов. Расхождение в величинах Ср, И, Л.эф не превышает 5*8$, а в значениях СКэср-+

Растворы аморфных полимеров. В процессах производства поля-сульфона и поликарбоната полимеры находятся в смесях с различными растворителями. В большинстве случаев к ним относятся хлорбензол, метиленхлорид, диметилсульфоксид (Ж») и др. После многочисленных структурных исследований растворов и смесей этих полимеров изложено модельное представление о их структуре, согласно которому макромолекулы полимера можно рассматривать как частицы наполнителя в матрице (растворителе). Эти частицы, с повышением их концентрации, могут объединяться и образовывать кластер из . агрегированных частиц (КАЧ), причем проводимость кластера может быть выше или ниже проводимости исходных компонентов (растворителя и полимере). В тех случаях, когда не наблюдается аномалии в проводимости кластера и растворителя (растворы полимеров в ¡лети. -ленхлориде и хлорбензоле) эффективная тепло- и тегятературопровод-ность двух и трехкомпонентных растворов (смесей полимеров) определяется по формулам

д,Ф =(^4+ »-р'ЧГ* «м

где Уп - температуропроводность и объемная концентрация полимера; Д.р> Лрп Лр2,Ч7р, 1/рг- теплопроводность и объемные концентрации растворителей; <5"- | геометрический параметр

модели..

Ток как отношение температуропроводности растворителей и полимера в рассмотренных растворах лежит в пределах аР /ак?0,1, то расчет эффективной температуропроводности этих растворов пли смесей можно выполнять по формулам: для двухкомпонентной систем»

аэф=(ап°'*1Гп + ар0' ар)~2 ■ (ез)

. для трехкомпонентной системы

- = + (64)

Тепло- и температуропроводность растворов полисульфона в Ж!00, -в отличие от предыдущего случая, имеют аномальное значение при концентрации полимера около 70$. Это подтверждают я выполненные исследования структуры полимерного раствора. В этой связи возникла необходимость дополнительного экспериментального изучения ИХ 70$ раствора полимера для всего диапазона молекулярных масс.

Расчетные формулы для определения этих величин имеют вид,что и формулы (60) и (62), но величина 0к определяется следующим образом:

на первом участке .

(Г _ икп

Цк--^ (65)

на втором участке

^"^ыьГ (66)

где Окп - текущая объемная концентрация раствора полисульфо-на в Д1С0; принимают значения на первом участке от 0 до 0,7 и на втором - от 0,7 до I; = 0,7 - объемная концентрация 70$

раствора ПС в ДОСО.

Значения плотности и удельной изобарной теплоемкости растворов аморфных полимеров определялись по правилу аддитивности.

В результате проведенных ь работе ^сравнений расчетных и экспериментальных величин ©X растворов установлено, что относительная ошибка в определении их значений на превышает + дс^.

Наполненные полимерные композиции. Обзор литературных источ-' ников, посвященным методам расчета эффективной теплопроводности наполненных полимерных материалов показал, что в настоящее время нет методик, в которых учитывались бы следующие особенности полимерных композиций: образование каркаса из наполнителя, наличие ме«фазного слоя (МЕС) со свойствами, отличными от свойств исход-

ного полимера; перколягщонного эффекта. В этих источниках исходными величинами являются теплопроводность полимерного связующего, наполнителя, а также их объемные концентрации.

Анализ расчетных и экспериментальных значений эффективной теплопроводности полимерных систем с наполнителями в виде порошков алюминия, меди, серебра, олова, стекла показал следующее:

1. Значения Аэ<р > рассчитанного по формуле Одолевского в 2*5 раз выше опытных. -

2. Модель эффективной среда позволяет рассчитать Лэф с погрешностью + 10% в узком интервале концентраций наполнителя [до 20%), либо для систем у которых различия в' проводимости компонентов не более порядка.

• 3. Вилка значений А.эф .полученных с помощью двухсторонних зценок обеспечивает точность + 10% для систем с незначительным различием свойств компонентов Дм /дм ~ Ю'1. Во всех остальных злучаях, когда Ам Д <: К)' , ошибка мотет достигать несколь-гах порядков.

4. Формула полученная на основе модели "шар в кубе" двет максимальную погрешность около 2>д% в интервале объемных концеотраций. 18Полнителя до 50$, при любых значениях проводимости компонентов.

■ 5. Формулы, полученные на основе корреляционного приближения югут быть использовапы только для расчета систем с близкими зн8— ¡ениями теплопроводности компонентов.

Для более точного расчета эффективной теплопроводности поли-юрных материалов с концентрацией (0^00%) любых наполнителей ¡взводима дополнительная информация о структуре композиции,вклк>-. [¡жщая в себя теплопроводность ШС, его толщину и средние

1азмеры частиц наполнителя Ъ

■ После'вычисления теплопроводности КГН, Д.« -значение (флективной теплопроводности определяется по фор;дуле на основе юрколяционяой шдели (44) или по формуле:

АЗФ = (-£-V**^- + ^^ <«.

'еокетрические размеры перколяцтонпой модели £ , , 5ч) ЦI ¿-у аходятся по таблице [37]. Средняя погрешность прч расчотг-х по той штодаке не превшвет + 0$.

Для расчета эффективной теплопроводности стеклопластиков предложена формула

Кф = |>н + С V» + ^c-ikf С68)

где

Р^НшЛ"'; Ос = Рт'/п

, J п

*Хц, зсм - массовые доли наполнителя и отвер жданного связующего; ßr у ßnißH, - плотности, монолитного, пористого стеклопластике, наполнителя и связующего, кг/м3.

• Расчетные формулы для определения эффективной температуропроводности выбираются в зависимости от отношения ^таж/ат\п Если то примзнима формула (38), во всех другах случаях необходимо применять фородлу (41).

Значения плотности и удельной теплоемкости наполненных полимерных композиций и стеклопластиков вычислены по- правилу аддитив-ностн. Сравнение расчетных и экспериментальных величин ТФХ наполнешшх полимерных композиций и стеклопластиков с различными связующими и наполнителями подтверждает ,что относительная ошибка в определении их значений не превышает + Qf.

Одной из характерных особенностей изложенных штодов расчетов 1ФХ являотся возможность проверки достоверности вычислений путем сравнения значений плотности или удельной теплоемкости полученной из расчета Ср = д^^о и измеренной экспериментально или полученной по правилу аддитивности; Ср = ¿j Cpi ^L

2.5. Расчет тепловых режимов в процессах производства и переработки полимерных материалов.

Расчет температурного ре шла воздушного охлегсдешм рукавной полимерной пленки. Преобразованные дифференциальные уравне-1вш (I) + (3) совместно с граничными условиями представлены в следующем обобщенном виде:

(69)

AJarjU^B^I^D^ocj при (70)

А2 (X)U | Р>г(Ос) |^Р2(0С) при th=ß (71)

где И - неизвестная переменная (скорость,температура). К этш уравнениям добавляются функции описывающие профиль Ц яри X =0.

Уравнение (69) с граничными условиями (70) и (71) решаются численным методом с использованием методики решения квазилинейного уравнения параболического типа по неявной конечно-разностной схеме способом прогонки. Исходными данными к. расчету помимо технологических параметров являются температурные зависимости ИХ полимере соответствуйте^ степени кристалличности .распреде-яение скоростей обдуваемого воздуха и коэффициентов теплоотдачи ю высоте формуемого рукава. В результате расчета получено тем-тературное поле по высоте охлаждаемого полимерного рукава 'При различной производительности пленочной лиши.

Аналогичным образом вычислено тегяперотурпое поле на поверхности охлаждаемых полых полимерных ыэмбран при различных скоростях движения полимера и различных исходных температурах его рос-хлава. Результаты сравнения расчетных и экспериментальных значений температур поверхности полимерного тела позволяют заключить, ио относительная ошибка при их вычислении не превышает + 10 * 1Ъ%.

Расчет процесса, нагрева полимерного покрытия в трубе термо-зоршрования. Для решения нелинейпого дифференциального уравнения (4) при начальных и граничных1 условиях использован метод сеток по неявпой схеме. Исходными данными-к расчету являются ТйХ ;реда (смесь полимер-воздух), толщина и радиус полимерного по^. срытия, элективный коэффициент теплоотдачи и'температура стенки Ж - излучателя (трубы термоформпроввш-тя).

В результате расчета вычислена температура внутренней по-¡ерхности полимерного покрытия на границе со стекловолокном ,не-)бходцмоя скорость движения полимерного изделия и дайна трубы ?ермоформирования.

В работе приведены параметрический и тепловой расчет экстру-шонного, реакторного и теплообменного оборудования с переменами ТЗХ среды.

Полученные результаты слугали составной частно при рпзра-!отке новых высокопроизводительных систем и технологических гроцессов получения гозопрогаштгах полых полпмершнг шибрпд., шухстороннаму воздашоцу охлог&знию полимерной плойки, раз-

работки линий для нанесения пористых полимерных покрытий,полу- ' чения полнсульфона, поликарбоната, вискозных изделий.

вывода

1. На основе анализа математических моделей температурного поля и тепловых режимов в процессах производства и переработки полимерных материалов установлено, что для надежных тепловых расчетов необходима информация о теплофизических свойствах полимерных сред, учитывающая как изменение структуры и состава материала в технологических процессах, тис и реализуемых в процессах влияния фазовых переходов.

2. Разработаны математические модели температурных полей и тепловых режимов для новых технологических процессов, требующих повышенной термоотабильности полимерного материала, с едекватнымс процессу 1®X. среды.

3. Анализ аналитического опиоашш проводимости микроне однородных материалов, а такке сравнение расчетных и - экспериментальных значений позволяют заключить, что наиболее недавними методами расчета эффективных тепло- и температуропроводности полимерию сред являются:

- для аморфно-кристаллических полимеров метод интегральных сечений;

- для двух и многокомпонентных полимерных композиций метод функциональных неравенств;

- для наполненных полимерных композитов метод поэтапного осреднения.

4. Разработаны модельные представления о структурах аморфно-кристаллических полимеров, полимерных растворов, стеклопластиков, наполненных полимерных композиций..

5. Разработаны методики измерения теплофизических характеристик полимерных материалов в твердом, расплавленном и жидком состояниях при различных температурах и давлениях, а также методики бесконтактного измерения конвективных и лучистых тепловых потоков, коэффициентов теплоотдачи и температур поверхностей дои-жущпхся полимерных тел различных форм;

6. Получены новые экспериментальные результаты зависимостей ТОХ о* температуры и давления для аморфных и аморфно-кристаллических полимеров различных молекулярных масс (от алигомерв . до

полимера) .степеней кристалличности,их двух и трехкомпонентных растворов и композиций, стеклопластиков и наполненных полимеров с различными связувщими,наполнителями и концентрациями.

По результатам измерений издан первый в стране справочник по теплофизичесгаш свойствам полимерных материалов.

7. Проведаны измерения ¿цгчистых и конвективных тепловых потоков .температур »коэффициентов теплоотдачи для новых технологических процессов получения полых полимерных мембран,напыленных полимерных покрытий,тонких полимерных пленок воздушного охлекде-шя.Получены новые критериальные. зависимости.

8. Выполнен расчет эффективных тепло- и температуропроводности .удельной изобарной теплоемкости.плотности полимеров,двух я многокомпонентных полимерных материалов в твердом и жидком состояниях при различных температурах и давлениях. Приведено сравнение расчетных и экспериментальных величин.Рйсхождешз их значений лежит в пределах 3*10$.

9. Выполнены расчеты температурных полей и тепловых режимов с адекватны® среде Т$Х материалов в новых процессах получения полимзркых изделий.Проведено сравнение расчетных и экспериментальных значений температурных полей полимерных тел. Расхождение величин не превышает 10+15$. С аналогичным подходом выполнен тепловой расчет экструзконного.теплообшнного и реакторного оборудования, .

10 .Для всех методов расчета 1ФХ.материалов и тепловых режимов разработаны йлак-схемы и программы для ЭВМ.

II. Результаты работы использованы ведущими организациями в отраслях производства и переработай полимерных материалов при разработке высокопроизводительных устройств, линий п агрегатов, обеспечивших экономический эффект около 2 млн.рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Чернобыльский И. И. .Павлищев М.И. .Тертышник К .Г.,Ливень А.Н. Установка для комплексного-исследования тепло-физических. свойств полимерных материалов // Сб.Хтл.машпностроептте ,1965 ,-132.-с.25-23.

- 2, Пивень А.Н. Дарчонко В.В.Исследование тешгоТтзических свойств наполненных стеклопластом.// Tai же .1968 ,-¡77,-с.23-33.

, 3. Чернобыльский И.II. .Пивень А.Н.Теплофизическте свойства стеклопластов//сй.Хим.пром.УкраЯныД9С8 ,-М ,-c.II-IG.

4. Чернобильский И.И.,Пгазень А.П. .Гречпнач П.А.Исслсдозпнне

so

тепло|изичзских свойств некоторых термопластов // Тез.докл. П Рес-публ.конф.по проц.и аппар.хим.произв.: 1968. - р.24-26,

5. Чернобыльский И.И. .Пивень А.Н, .Кириченко В.И. .Некоторые результаты исследования теплопроводности полиамида в зависимости от температуры и молекулярного веса // Матер.Всесоюзн.конф.по тепло-и массообмену. - Минск, 1968, т.?, - с.82-84.

6. Чернобыльский И.И.,Пиве го А.Н. .Гречаная Н.А.Исследование • теплофизических свойств наполненных стеклопластов// Тез.докл.П Реепубл.KonTi.no проц.и анпар.хим.произв.-К.: 196S, -с.25-32.

7.' Чернобыльский И.И. .Пивень А.Н.,Греченая Н.'А, Исследование тешго|изических свойств полипропилен;.. // сб.Хим.пром. Украины, 1969, - № 4, - с.40-42.

8. Чернобыльский И.И.,Пивень А.Н. .Гречаная H.A.Исследование теплофизических свойств латексного поливинилхлорида:// сб.Хим. пром.Украины, 1970, - К 10, - с.41-44,

• 9. Чернобыльский И.И.Пивень А.Н. .Гречаная H.A.Исследование теплофизических свойств суспензионного поливинилхлорида.// сб. Хш.!.пром.Укрэины,1970, - Kl, ~ с.42-44,

10.Пивень А.Н.,Иванова С.А. .Оухачев В.^Исследование теплсфь-знческих свойств алкидных смол.//сб.Вестник КГЩ,1972,-Ш .-с.146-'151.

11. Пивень А.Н. .Мерзликин В.Г. .Тананайко Ю.М.Исследование тенлофизических свойств полиметилсилоксановых жидкостей.// сб. Хим.промышленность,1972,-13, -с.41-44.

12. Чернобыльский И.И..Трохин Ю.И.,Пивень А.Н.,'Чижик В.В. Исследование тепяафязическях свойств реакционной массы полисти- . рола при температуре сополимеризации Ю0°С //сб.Вестник КППг/;16, Сер.Хим.машиностроение: 1972, - W 8, - с.85-88.

13. Чернобыльский И.И.,Пивень А.Н.,Чижик В.В. Исследование тегшофизических свойств реакционной массы полистирола при температуре сополимеризации ЮО°С.Сб.Хим.машиностроение,1972,-№16 с.85-88.

14. Пивень А.Н. .Кириченко В.И..Влияние молекулярного веса на теплопроводность полиамидов // Там же, 1974,-#20, -с.76-79.

15. Кириченко В.И.,Пивень А.Н..Чернобыльский И.И.Исследование температурной зависимости теплофизичесхсий свойств полиамидов // Тез.докл.Ш Республ.конф.|,Повыш.эффективн.проц. и аппар.хим. и пищев.произв.-Львов,1973, - с.85.

16. Пивень А.Н., Кириченко В.И. Исследование зависимости

теплофизических свойств полиамидов от молекулярного веса // Там же , - с.82-83.

17. Пивень А.Н., Кириченко В.И. Теплофизические свойства-полимеров // Тез.докл.Республ.конф. "Проц.и шпар.произв.полимерных материалов": - Тамбов, 1974. - с.165. ' '

18. Шимчук ТЛ.,Войнов Ю.Ф..Пивень А.Н.Метод расчета и аналитическое. описание удельного объема и изобарной теплоемкости полиэтилена // Там же, - Тамбов, '1974, - с.26-27. ■ • •

19. Резник К .Я., Сериков А.Т., Дубилилер Л.Б., Пивень А.Н. ■ Исследование теплофизических свойств вискозы. // 2.Хим.волокна, 1974, - К 3. - с.42-45.

20. Шимчук Т.Я. , Воинов Ю.Ф.. Пивень А.Н. Обобщенные диаграммы для вычисления удельного объема и изобарной теплоемкое- • ти полиэтилена. // сб.Хш.машиностроенне.1975, - "22, - с.24-27.

21. Кириченко В.И. .Пивень А.Н. Влияние надмолекулярной структуры на теплофизические-свойства полимеров // К.Высокомолекулярные соединения, 1975, - ХЛ1 А1, - № 8, - с.1802-1805.

- 22. Пивень А.Н..Гречанвя Н.А;.Чернобыльский И.И. Теплофизя-ческие свойства полимерных материалов.Справ. .Выща школа,1976,

- 226с.

23. Пивень А.Н. Дириченко В.И. Систешое проектирование тепловых и химико-технологических процессов // Тез.докллу Республ. конф."Пов!гш.эффект.процес. и аппар.произв.полимеров" - Харьков,

1976, - с. 119-120.

24. Шимчук ТЛ., Войнов Ю.5. ,Пивень А.Н. Уделышй объем и изобарная теплоемкость расплава полиэтилена. // сб.Хим.машиностроение, 1976, - № 23, - с.16-18.

25. Пивень А.Н., Кириченко В.И. Термические особенности фазовых переходов в полимерах.// ^.Высокомолекулярные соединения:

1977, XIX (Б), - й I, - с.30-33.

26.. Шимчук ТЛ.,Воинов Ю.Ф., Пивень А.Н. Метод расчета теплофизических свойств, частично кристаллических полимеров // Тез.дскл.УП Всес.конф.по тепл^из. св.-Минск,1978, -с.18.

27. 'Шимчук ТД.,Пивень А.Н. Метод расчета удельного объема и теплоемкости полипропилена // сб.Хим.машиностр.,1978,-Г27,

- с.21-24.

28. Пивень А.Н.,Шимчук Т.Н. .Чистяков В.Л.Исолодоваппо влияния молекулярной месса на теш^рфпзпчеекпо свойства полябути-лентерефталата.// сб.Прог.шшл.теплотехн. ,1900,- Г4,-с. 12-41.

29. Ливень А.Н.,Шимчук Т.Я.,Сашна С.А., Грищенко Г.Г., Режанчук В.Н.Исследование температуры полиамидных волокон в процесса их производства // Там se, 1980, -№5, -с.П-13. •

30. Шимчук Т.Н.,Пивень А.Н., Козлова М.А. Степень кристалличности полиэтилена. // сб.Хим.маланостр.: 1980 ,-$31.-с.18-20.

31. Кириченко В.И., Пивень А.Н., Привалко В.П. Исследование теплообмена полых волокон в процессе формования из расплавов • полимеров // Тез.докл.У Республ.конф. Повыш.эффект.проц.и еппар. хим..произв. - Днепропетровск, 1980, - с.П-13.

32. Пивень А.Н. Дириченко В.И. Экспериментальное изучение коэффициента теплоотдачи в процессе формования полых полупроницаемых волокон. // Там' se - c.80-8Iw.

33. Шимчук Т.Я.,Пивень А.Н., Войнов Ю.5. Метод расчета теп-лофязяческих свойств частично кристаллического полиэтилена // сб.Промышлен.теолотехн., 1983, - ß 6, - с.62-68.

34. Шимчук TJI., Пивень А.Н., Теплофизичеокие свойства полипропилена. // Там не, 1984, - К I, - с.32-38.

35. Пивень А.Н,, Луда tico B.C. Исследование теплообмена при воздушном охлавдзнии рукавной полимерной пленки // Тез.докл. Всесоюзн.конф. Проц.и апп.произв.полимерных материалов , Тепло-обменные аппараты: -М.: 1986, -с.144.

36. Пивень А.Н. Методы расчета теплофизических свойств полимерных композиций. - к.: УШ ВО УССР, 1988, - 218 с.

37. Пивень А.Н., Новиков В.В. Методы расчета тепло- и температуропроводности полишрных материалов. - К.: Mí ВО УССР, 1989, - 108 с.

38. Пивень А.Н. , Добровольская Н.Д. Расчет тепловых про-' цессов при производстве полимеров.// Тез.докл.УП Республ.конф; Повыш.аффект, проц.и апп.хим.произв. - Львов, 1988, ч.1,-с,76.

фЯК:

Подп. к печ.¿4.01 $0 ЕФ HüSS ФорыатЛ" /^БумагаCfiaJ// Печ. офс. Усл. печ. л. / 2-6 Уч.-изд. л. ¿33 Тираж/¿>¿7.

Зак. 0-J.X&5. Бесплатно.

Киевская книжная типография научной книги. Киев, Репина, 4.