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第一章 成型加工的热力学基础 1

第一节 热力学基础 1

一、热力学的一般关系式 1

二、流动过程的能量平衡 7

第二节 能量方程 11

一、流体运动连续性方程的推导 12

二、动量守恒方程的推导 13

三、能量方程的推导 15

第三节 应用例题 21

参考文献 24

第二章 聚合物的热物理性质 25

第一节 聚合物的比热容 25

一、聚乙烯的定压比热容 27

二、聚丙烯的定压比热容 29

三、聚苯乙烯的定压比热容 29

四、高抗冲聚苯乙烯的定压比热容 30

五、丙烯腈苯乙烯共聚物的定压比热容 30

六、ABS共聚物的定压比热容 30

七、聚酰胺的定压比热容 31

八、聚酯的定压比热容 31

九、聚碳酸酯的定压比热容 32

十、聚苯醚的定压比热容 33

十一、聚醚酮的定压比热容 33

十二、聚砜的定压比热容 33

十三聚氯乙烯的定压比热容 33

十四、聚甲醛的定压比热容 34

十五、聚甲基丙烯酸甲酯的定压比热容 34

十六、EVA共聚物的定压比热容 34

第二节 聚合物的比体积 35

一、聚乙烯的比体积 37

二、聚丙烯的比体积 41

三、聚苯乙烯的比体积 42

四、高抗冲聚苯乙烯的比体积 43

五、丙烯腈苯乙烯共聚物的比体积 43

六、A BS共聚物的比体积 43

七、聚酰胺的比体积 44

八、聚酯的比体积 45

九、聚碳酸酯的比体积 45

十、聚苯醚的比体积 45

十一、聚醚酮的比体积 46

十二、聚砜的比体积 46

十三、聚氯乙烯的比体积 46

十四、聚甲醛的体积 46

十五、聚甲基丙烯酸甲酯的比体积 46

十六、聚乙烯醇的比体积 46

十七、EVA共聚物的比体积 47

第三节 聚合物的热导率 50

一、聚乙烯的热导率 51

二、聚丙烯的热导率 53

三、聚苯乙烯的热导率 53

四、高抗冲聚苯乙烯的热导率 53

五、丙烯腈苯乙烯共聚物的热导率 53

六、ABS共聚物的热导率 53

七、聚酰胺的热导率 54

八、聚酯的热导率 55

九、聚碳酸酯的热导率 56

十、聚苯醚的热导率 56

十一、聚醚酮的热导率 56

十二、聚砜的热导率 56

十三聚氯乙烯的热导率 56

十四、聚甲基丙烯酸甲酯的热导率 58

十五、聚甲醛的热导率 58

第四节 热扩散系数 58

参考文献 60

第三章 聚合物的热力学性质 61

第一节膨胀与压缩 61

第二节 状态方程 62

第三节聚合物的热焓 65

一、聚乙烯的热焓 68

二、聚丙烯的热焓 69

三、聚苯乙烯的热焓 70

四、高抗冲聚苯乙烯的热焓 70

五、丙烯腈苯乙烯共聚物的热焓 70

六、ABS共聚物的热焓 71

七、聚酰胺的热焓 71

八、聚酯的热焓 72

九、聚碳酸酯的热焓 72

十、聚苯醚的热焓 73

十一、聚醚酮的热焓 73

十二、聚砜的热焓 73

十三聚氯乙烯的热焓 73

十四、聚甲醛的热焓 74

十五、聚甲基丙烯酸甲酯的热焓 74

十六、EVA共聚物的热焓 74

第四节 聚合物的熵 75

一、关于熵的基本概念 75

二、熵的计算方法 76

三、应用例题 77

参考文献 86

第四章 聚合物熔体流动过程的热效应 87

第一节 圆形流道内的温度分布 87

一、牛顿流体 87

二、非压缩幂数流体的温度分布 88

三、可压缩幂数流体的温度分布 90

第二节 矩形流道内流动的温度分布 92

一、假设与约定 92

二、温度分布估算方程的推导 93

第三节 应用例题 96

一、聚氯乙烯熔体温度分布的计算 96

二、聚乙烯熔体温度分布的计算 97

参考文献 98

第五章 聚合物加工需要的热量 99

第一节 聚合物加工的温度范围 99

一、聚乙烯的加工温度范围 99

二、聚丙烯的加工温度范围 99

三、聚苯乙烯的加工温度范围 99

四、高抗冲聚苯乙烯的加工温度范围 99

五、丙烯腈苯乙烯共聚物的加工温度范围 101

六、ABS共聚物的加工温度范围 102

七、聚酰胺-6的加工温度范围 102

八、聚酰胺-66的加工温度范围 102

九、聚对苯二甲酸乙二醇酯的加工温度范围 103

十、聚对苯二甲酸丁二醇酯的加工温度范围 103

十一、聚碳酸酯的加工温度范围 103

十二、聚苯醚的加工温度范围 104

十三聚醚酮的加工温度范围 104

十四、聚砜的加工温度范围 104

十五、聚氯乙烯的加工温度范围 105

十六、聚甲醛的加工温度范围 105

十七、聚甲基丙烯酸甲酯的加工温度范围 106

第二节 聚合物加工需要的热量 106

第三节 应用例题 107

参考文献 111

第六章 聚合物加工的热流动 112

第一节 热传导 112

一、定常导热的基本方程 112

二、不定常导热的基本方程 112

三、边界条件 114

四、无热源的定常温度场 114

五、无热源不定常的温度场 119

六、有热源的温度场 141

七、伴有相变的热传导 151

第二节热对流 158

一、对流传热的基本方程 158

二、无量纲数群 160

三、层流流体定常强制对流的传热 161

四、沿平板流动通过边界层的强制对流 178

第三节热辐射 183

一、概述 183

二、两物体间的热辐射 184

三、辐射传热系数 185

四、辐射加热塑料板的温度分布 185

第四节 热流动例题 189

第五节 传热学的数值解和图式解 202

一、数值解法 203

二、图式解法 213

参考文献 219

第七章 挤出辅机的热力学分析 220

第一节 管定径装置的长度计算 220

一、假设与约定 220

二、不稳定导热方程 220

三、设计技术 223

第二节 双轴拉伸预热区的长度计算 225

一、不稳定传热的参数计算 225

二、设计技术 226

第三节棒材冷却定径装置的长度计算 227

一、棒内温度分布的数值解法 227

二、定径装置的长度计算 229

参考文献 231

第八章 挤出机的热力学分析 232

第一节 各区段消耗的功率 232

一、正流与逆流消耗的功率 232

二、环流消耗的功率 233

三、弧隙间消耗的漏流功率 234

第二节各区段的剪切速率 234

一、压缩段的剪切速率 235

二、计量段的剪切速率 236

三、弧隙间的剪切速率 236

第三节应用例题 237

一、挤出量 237

二、功率计算 239

第四节 单螺杆挤出机比能耗及参数计算 240

一、设计之一 241

二、设计之二 243

三设计之三 244

四、设计之四 247

第五节 嵌有高剪切元件挤出机比能耗及参数计算 255

一、高剪切元件的设置 256

二、设置高剪切元件的几种类型 256

三、与螺杆成直角的高剪切元件 257

四、与螺杆成某一夹角的高剪切元件 264

五、与螺杆轴平行的高剪切元件 268

参考文献 270

第九章 注塑加工的热力学分析 271

第一节 腔压的估算 271

一、温度的时间依赖性 271

二、腔压的时间依赖性 272

第二节 冷却时间的估算 272

一、制品最厚部位中心处的温度冷却到热变形温度所需的时间 273

二、制品断面上的平均温度冷却到所希望的某一指定温度所需要的时间 274

三、结晶性制品最厚部位中心温度冷却到熔点或者结晶度达到某一指定值所需要的时间 274

第三节 模具冷却孔道的设计 277

第四节 注塑周期的热力学分析 280

一、升压过程 280

二、稳流过程 281

三、充模过程 281

四、增压过程 282

五、倒流过程 282

第五节 流动取向 283

一、充模过程的流动 283

二、速度及速度梯度 283

三、注塑温度和速度对取向的影响 283

第六节 注塑成型模的冷却过程 284

一、模具温度控制的重要性 284

二、模具温度的计算方法 284

三、模具与环境的热交换 288

四、例题 293

参考文献 298

第十章 压延及压制成型的热力学分析 299

第一节 压延成型的功率计算 299

一、对称性压延成型分离力和功率计算 299

二、例题 300

第二节 等径、异速、非牛顿流体压延成型分离力和功率计算 301

一、计算步骤 301

二、例题 303

第三节 非对称压延力能参数的计算 308

一、辊筒分离力或横压力的计算 308

二、非对称性压延功率的计算 310

第四节 压制制品的温度分布 311

一、试求（a）方式的温度分布 312

二、试求（b）方式的温度分布 313

三、试求（c）方式的温度分布 314

参考文献 315