Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/1834
Title: Polimer Malzemelerin Ekstrüzyonunun Deneysel Ve Sayısal Olarak İncelenmesi
Other Titles: Experimental And Numerical Investigation Of Extrusion Of Polymeric Materials
Authors: Kırkköprü, Kadir
Yılmaz, Oktay
Isı Akışkan
Head and Fluids
Keywords: Polimer
ekstrüzyon
akışın dengelenmesi
sayısal akışkanlar dinamiği
Polymer
extrusion
flow balancing
computational fluid dynamics
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: Profil ekstrüzyonunda, kalıp çıkış kesitinde akışın dengelenmesi ve kalıptan çıkan malzemenin şişmesi olmak üzere karşılaşılan iki temel problem vardır. Bu çalışmada bu problemlerin ilki deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. İlk olarak profil kesitinin farklı çaplardaki deliklere bölünebileceği ve kalıp çıkışında dengeli akış sağlamak için çıkış kesitinin bu deliklerle beslenebileceği düşünülmüştür. Bu amaçla, farklı çaplardaki ve kademeli deliklerdeki polimer eriyiğin akışının incelenmesi için deneyler yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre kalıp girişinde basınç dağılımı yaklaşık olarak homojendir. Çalışmanın devamında akışın dengelenmesi problemi için analitik bir yaklaşım geliştirilmiştir. Analitik sonuçlar sayısal simülasyon sonuçları ile karşılaştırıldığında analitik yaklaşımın kalıp dizaynında yol gösterici olabileceğini göstermiştir. Sayısal sonuçlar ticari bir yazılım olan Polyflow ile elde edilmiştir. Viskoz gerilmeler ile şekil değiştirme hızları arasındaki ilişki, Genelleştirilmiş Newton Tipi Akışkan Modeli ’yle ifade edilmiştir. Sayısal simülasyon sonuçlarına göre polimer ekstrüzyonunda giriş basınç kayıpları çok düşüktür ve ihmal edilebilirler. Çok düşük Reynolds sayısına sahip bu akışta viskoz kuvvetler basınç kuvvetleriyle dengelenmektedirler. Ayrıca sayısal simülasyon sonuçlarına göre kalıp tasarımı ekstrüde edilen polimerin cinsine kuvvetli bir şekilde bağımlılık gösterir ve kalıp çıkış kesitindeki hız dağılımı üretim hızından etkilenmemektedir. İmalatı düşünülen bir profil için sayısal simülasyonlar yardımıyla dengeli malzeme çıkışı sağlayacak bir kalıp geometrisi önerilmiştir. Bu yöntem, kalıp girişinde kesitin ayırma yüzeyleri yardımıyla yaklaşık olarak homojen kesite sahip daha küçük parçalara bölünmesine dayanmaktadır. Böylece polimer eriyik akışında çapraz akış önlenmektedir. Bu yöntem kullanılarak kalıp çıkış kesitinde nümerik olarak hemen hemen üniform hız dağılımı elde edilmiştir.
There are two main problems in profile extrusion, flow balancing at the die exit and the swelling of the extrudate as it leaves the die. In this study, first of these problems has been studied experimentally and numerically. First, it has been suggested the profile cross-section in the die could be divided into several cylindrical channels with different diameters and could be fed by these channels in order to obtain a balanced flow at the die exit. For this purpose, experiments have been carried out to investigate the characteristics of polymer melt flow through different diameter channels and multiple diameter channels that feed the profile at the die exit. Experimental results have shown that, the pressure distribution at the die inlet is nearly uniform. Second, an analytical approach is established for flow balancing. Comparison of the analytical results with those of numerical simulations suggests that the analytical approach may be a guide for the die design. The relation between viscous stresses and strain rates are defined by Generalized Newtonian Fluid (GNF) Model. Numerical simulation results demonstrate that entrance pressure losses in polymer extrusion are very small and can be neglected. In this very low Reynolds number flow, viscous forces are balanced by pressure forces. Numerical simulations have also shown that the die design is strongly dependent on the type of polymer being extruded and the flow velocity distribution in the profile cross-section at the die exit is not affected by the production rate. For a profile to be produced, a die geometry which provides a balanced flow at the die exit is proposed by use of numerical simulations. This is achieved by using flow separators that divide the cross section into a few smaller cross-sections of near homogenous thickness at the die inlet. This prevents cross flowing in the polymer melt flow. By using this technique, a near uniform velocity distribution at the die exit has been reached numerically.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007
URI: http://hdl.handle.net/11527/1834
Appears in Collections:Isı Akışkan Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
7147.pdf3.71 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.