Для всех функциональных зон используется декартова система координат.
Рассматривается плоский длинный прямоугольный канал, полученный развертыванием винтового канала на плоскость.
Используется принцип обращенного движения, когда мысленно останавливается шнек, а цилиндрический корпус вращается с той же угловой скоростью.
Таким образом, процессы тепло- массопереноса моделируются в длинном прямоугольном канале шириной W и высотой H, когда верхняя стенка канала движется с постоянной скоростью (окружной) под углом q к оси канала z.
Принцип обращенного движения.
I. | Движется в направлении оси q. (7.1) |
II. |
Получим выражение для скорости в общем случае, проинтегрируем уравнение (7.1)
(число 3 – в постоянной C1)
Подставив граничные условия для I и II-го случаев, найдём распределение скоростей:
I вариант. | II вариант. |
Введем соотношения:
, тогда
;
Еще преобразуем:
Гипотеза обращенного движения справедлива для случая, когда. (то есть глубина канала мала по сравнению с радиусом), то есть. Очевидно, что правомерность гипотезы будет доказана, если эпюры скоростей при наложении друг на друга дадут ноль (поскольку скорости имеют разные знаки).
|
|
Сравним числители полученных выражений для скоростей (знаменатели одинаковы).
Должны получить тождество:
, при , получим:
Тождество доказано.
Принцип обращённого движения существенно упрощает задачу. В частности, в задачах течения и теплообмена в канале экструдера это позволяет рассматривать канал, три стенки которого неподвижны, а верхняя граница (поверхность корпуса экструдера) движется.