HWAHAK KONGHAK, Vol.19, No.3, 187-198, June, 1981
유변공정내 비뉴톤성 유체의 이동현상에 관한 모사연구-칼렌더공정내 Bingham 유체이동
A Computer Simulation of Non-Newtonian Fluid Flow in Rheological Processes
초록
고분자물질 가공공정의 하나인 두 회전원통 사이를 흐르는 비압축성 점성류의 유동현상을 Bingham 플라스틱 유체모델을 대상물질로 하여 해석하였다. 속도분포, 압력분포 등을 이론적으로 관찰하였고 또한 필름제품의 생성두께와 칼렌더의 반경비, 회전속도, nip distance 및 유체의 물성등의 변화에 따른 유량과 소요동력등의 변화를 조사하였다.
반경비를 증가시킴에 따라서 압력은 단조 증가하는 바, 이러한 증가현상은 nip distance가 작을수록 더욱 현저하게 나타났다. 한편 nip distance가 0.01 ㎝인 경우 속도분포에 영향을 미치는 뱐경의 극한치는 0.6 ㎝이었으며, 이때 입구에서의 입사각은 8.6∼9.0o의 법위에 있음이 밝혀졌다. 생성되는 필름의 두께는 Power-law 모델의 flow behavior index가 감소할수록 증가하고, 단위유량당의 소요동력은 nip distance가 감소할수록 증가함이 핵석적으로 조사되었다.
반경비를 증가시킴에 따라서 압력은 단조 증가하는 바, 이러한 증가현상은 nip distance가 작을수록 더욱 현저하게 나타났다. 한편 nip distance가 0.01 ㎝인 경우 속도분포에 영향을 미치는 뱐경의 극한치는 0.6 ㎝이었으며, 이때 입구에서의 입사각은 8.6∼9.0o의 법위에 있음이 밝혀졌다. 생성되는 필름의 두께는 Power-law 모델의 flow behavior index가 감소할수록 증가하고, 단위유량당의 소요동력은 nip distance가 감소할수록 증가함이 핵석적으로 조사되었다.
Non-Newtonian fluid flow between a pair of rotating cylinders with unequal size rolls and equal speed of rolls is studied theoretically for the Bingham plastic fluid model at the isothermal condition, using the bipolar cylindrical coordinates in which the boundary conditions can be prescribed exactly. A theoretical analysis of the velocity, pressure and shear stress distribution is given by solving the continuity equation and equations of motion applying the lubrication approximation.
The pressure increases monotonically with the increase of the roll radius ration and the film thickness increases with the decrease of the flow behavior index for a constant entrance coordinate. Meanwhile, the velocity profile varies with the roll radius for the nip distance of 0.01 ㎝ in the ase that the roll radius is less than 0.6 ㎝. The limiting roll size is 0.6 ㎝ and the incidence angle at the entrance point is about 8.6∼9.0 degree. the opwer consumption per unit volumetric flow rate increases with increasing the roll wpeed and the roll diameter, and with decreasing the nip distance.
The pressure increases monotonically with the increase of the roll radius ration and the film thickness increases with the decrease of the flow behavior index for a constant entrance coordinate. Meanwhile, the velocity profile varies with the roll radius for the nip distance of 0.01 ㎝ in the ase that the roll radius is less than 0.6 ㎝. The limiting roll size is 0.6 ㎝ and the incidence angle at the entrance point is about 8.6∼9.0 degree. the opwer consumption per unit volumetric flow rate increases with increasing the roll wpeed and the roll diameter, and with decreasing the nip distance.