Физические процессы при переработке

Нагревание и охлаждение. Некоторые особенности теплофизических свойств

Общеизвестно, что большинство полимеров перерабатывается через расплав — это литье под давлением, экструзия, вальцевание и т. д. В тех случаях, когда придание формы осуществляется в высокоэластичсском состоянии — при вакуум-формовании, раздувном формовании и т. п. — заготовка все равно формуется из расплава. Даже в тех методах, где формоизменение осуществляется в твердом состоянии (штамповка, механическая обработка) предполагается, что исходный материал (заготовка) был получен с переводом материала в вязкотекучее состояние. И лишь очень небольшой круг процессов переработки (например, спекание) позволяет избежать этой стадии. Поэтому наиболее распространенными процессами при всех видах переработки являются нагревание и охлаждение.

Нагревание — это процесс передачи тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому; при охлаждении этот процесс идет в обратном направлении.

Известны три различных способа распространения тепла — теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

В случае теплопроводности перенос тепла осуществляется в результате беспорядочного движения микрочастиц, соприкасающихся друг с другом.

В качестве таких частиц могут выступать молекулы (в газах и жидкостях), колебания атомов (в твердых телах), либо свободные электроны (в металлах).

При конвекции перенос тепла осуществляется вследствие перемещения макроскопических объемов газов или жидкостей; конвекция может быть свободной или вынужденной.

Тепловое излучение предполагает распространение электромагнитных колебаний с различной длиной волн в результате теплового движения атомов или молекул излучающего тела.

Как правило, теплообмен осуществляется не каким-либо одним из перечисленных способов, а комбинированным путем.

В процессах переработки полимеров чаще всего передача тепла осуществляется путем теплопередачи через разделяющую твердую поверхность — стенку аппарата.

Выбор метода обогрева, а также теплоносителя определяется необходимыми температурами нагрсва/охлаждсния, требуемой точностью ее регулирования, конструктивными особенностями оборудования и спецификой свойств перерабатываемого полимера. В настоящее время для управления температурными режимами переработки существует большой выбор методов нагрева и охлаждения, различных нагревательных агентов и путей их использования.