预测聚合物熔体压力降的牛顿模型精度优化

流道系统的布局和长度确定后，根据分析可以确定流道系统每一部分的直径。聚合物熔体通过流道系统的流动状态为层流状态。为了验证层流状态，雷诺数Re应该小于2300，即

式中，是体积流量（通常为50×10^-6m³/s）；ρ_melt是密度（通常为1000kg/m³）；μmelt是表观黏度（通常为100Pa·s）；D是流道直径（通常为0.01m）。

将式（6.2）中变量的常用值代入，计算结果表明雷诺数处于0.1的数量级。因此，流动状态为非湍流态，可以忽略惯性作用并且可以使用著名的hagen-poiseuille定律估算压力降Δp，即

式中，L和R是流道中某部分的长和半径。

为了利用牛顿模型精确预测压力降，应该确定适当剪切速率下的聚合物熔体的表观黏度，即

对于幂律流体，可以不计算剪切速率而直接预测压力降，即

式中，k和n是聚合物熔体温度下的参考黏度和幂指数。

例：在笔记本电脑边框成型过程中，预测图6.18所示的热流道系统设计中的压力降。

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图6.18 热流道系统尺寸

分析假定ABS材料是在进口处体积流量为125cm³/s的情况下成型的。为了避免计算流道中每一部分的剪切速率，使用k值等于17000Pa·sⁿ和n等于0.35的幂律模型。

热浇口套的长度为90mm，半径为6mm。通过热浇口套的体积流量为125cm³/s，所以通过主流道的压力降为

流过热浇口套之后，熔体分成两个流动。因为多浇口笔记本电脑边框几乎对称，所以通过热流道系统每一支路的流量假定为进口流量的50%即62.5cm³/s。歧管每一支路的长度为118mm，半径为5mm，所以通过歧管的压力降为

为了计算经过喷嘴的压力降，通过分析锥形孔的每一部分可以得到最精确估算。然而，考虑到这种特殊的喷嘴锥形几何体，可以通过把锥形孔建模成半径为3.5mm、长为108mm的等截面孔获得合理的估算，那么压力降为

通过热流道系统的总压力降是通过热流道每一部分的压力降的总和，即

Δp_total=Δp_sprue+Δ_pmanifold+Δ_pnozzle=（5.9+8.8+16.7）MPa=31.4MPa≈4500psi

与通常的注射压力150MPa相比，这个压力降很合理。