轮胎硫化中的传热分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
程 ：
最 合理 直接 影 响着轮胎 的 硫化 质量 。通过 对轮 胎 硫化 过 程进行 传 热分 析 ， 以 合 理地 确 定 等 效 硫 可 化 时 间， 而 达 到 最 大 限 度 的 节 能 降耗 的 目的。 从 本 文 主要 应用传热 学 原理分 析轮 胎 硫 化的传热 过
程
。
ｌ 』
—
—
温度 梯度 ， ｍ Ｋ・
轮 胎硫 化过 程 中胎 体 内部 的热 量扩 散 以热传 导 为 主 。橡 胶 是热 的 不 良导 体 ， 轮 胎 这 样 的 多 像
层复 合 厚制 品， 硫 化过 程 中其 内 表示热 流方 向与温 度 降低的 方 向
温 度 是轮 胎 硫 化 过 程 中一 个 非 常 重 要 的 因 素 ， 否使温 度 的传 递 和 分 布 在 轮胎 硫 化 过 程 中 能
不随 时 间变化 时 ， 已知 导 热 系数 和 温 度梯 度就 可 以求 出热流 密度 的大 小 。在研 究热 量 传递非 稳 态
过程 时还要 考虑 能 量 守 恒 定律 ， 服 从连 续性 方 即
一
致 。导热 系数 反应 了材料导 热能 力 的大小 。在
热 量传递稳态过程中， 即试样中任意一点的温度
怍者简介 ： 高长云 （９ ４） 女， １ ７ ． 山东青州人． 岛化工学院在 青
凄 碗 士研 究 生 要 从 事 橡 胶 机械 的 设 计 、 究 和 开 发工 作 。 主 研
场 ， 胎体 内部 、 胎 与 硫化模 具 间及 轮胎 与胶囊 在 轮
式中
Ｊ —— 热 流 密度 （ 位 时 间 通 过 单 位 截 面 单 的热 量 ） Ｗ － ， ｍ
— —
导 热 系 数 （ 位 温 度 梯 度 下 单 位 时 单 间 内 通 过 单 位 截 面 的 热 量 ） ，
Ｗ ， ・ ｍ Ｋ ：
１ ２ 轮胎硫 化过 程 中的 热传 导 ．
＝Ｃ ｐ等
式中 ｐ —— 物 体 的密度 ，ｇ ｍＩ ； ｋ ・ ３
— —
物体 的 比热容 ，・ Ｊ
－ 。 Ｋ
１ 轮胎 硫 化过程 中 的热 量传递 １ １ 热传 递 的基 本理 论 ．
在 不存 在热 源 和 对 流 的情 况 下， 导 热 系数 且
与温 度无 关时 ， 出导 热 微分 方程 ： 得
维普资讯
轮
胎
工
业
２０ ０ ２年 第 ２ ２卷
轮 胎 硫 化 中的传 热 分析
高长云 ， 唐 跃， 吕柏 源
２６ ４ ６０２ （ 岛 化 工学 院 机 械 学 院 ． 青 山东 青 岛
摘 要 ： 用 传 热 掌 原 理研 究分 析 ｒ 胎 硫 化 过 程 中的 热 传 递 ， 出 了 分 段 硫 化 的 优 点 ． 探 讨 ｒ热 扩 散 系 数对 椽 应 轮 指 并
（ 鄱 ）９ 肩 ； 飘钢 圈 同
胎测 温位置 示意 见 图 ２ 。 ）
从 图 １ 以看 出 ， 温 最 快 的是 与 外模 或 水 可 升 胎接近 的部位 ， 中心部 位 升温 最慢 ， 外层 一 冲 层 、 缓 内层一 层 等 处 的温 度介 于 中 心 与外 模 或水 眙 之 外 间 升温 与硫化保 持 阶段 的温度 分布 形 态基本 相 同， 升温 快 的部 位 降温 也 快 ， 之 ， 温 馒 的部 位 反 升
腔硫化程度 的影响蹦及影响热扩散 系数 的因素 结果表明， 热扩散 系数 降低时制品的硫化时间延 长； 而腔料中炭黑用
量 在 ２ ～４ ５ ０份 范 围 内时 ． 黑 用 量 每增 大 １ ， 胶 料 的热 扩 散 系数 增 大 约 ５ 巍 份 则 ％。 关 键词 ： 胎 ； 传 递 ； 段 硫 化 ； 扩 散 系 数 轮 热 分 热 中 图分 类 号 ： Ｑ３ ６ １ Ｔ ３ ． ３ Ｔ ３ ． ｉ Ｑ３ ０ １ 文献 标识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ６８７ （０ ２ ０ ３ ４０ １ ０ —１ １２ ０ ）６０６ ．４
ａ Ｔ １ａＴ
ａ ２一 ｎ ａ￡
轮胎 内热 量的 传 递 主 要 是 热 传导 ， 化 时轮 硫 胎 内部形成 温度 场， 生 温度 梯度 ， 量 从高 温 向 产 热
低温方 向传递 ． 单位 时 间 内通过 某截 面 的热 量 服 从 傅 立叶 定律 ：
一
式中
降温也 慢 ， 近模 具 的部 位 降 温效 果 明显 优 于接 接
近 水胎的 部位 。之所 以产 生这 些现象 是 由橡胶 本 身 的导热性 差所致 。轮胎 在硫化 过程 中各 部 位因
（ 水胎） 或 间产生温 度 梯度 。 图 １ 示 出 了以 ９ ０ ．０
—
２ ４ Ｒ轮 胎 为 试 验 对 象 ， 一 定 的工 艺条 件 ０１Ｐ 在
下 测得 的轮胎 内部 各测 温 点 的温 度 变化 情 况 （ 轮
维普资讯
第 ６ 期
高 长云等 ． 胎硫化 中的传热分析 轮
段 加热 的方式 Ｊ 即 在轮 胎 硫 化 的 前 期 采 用 高温 ， 硫化， 使轮胎周 围加热 介质 的热 量能够 有 效 、 迅速 地 传递到 胎体 受 热 部 位 ； 在轮 胎 硫化 的后 一 阶段 采用低温 硫化 ， 热 量在 由胎 体 表 层 向 内层传 递 使 的过程 中 轮胎 外 层 不 会 因 为 温 度 过 高 而 造 成 过 硫， 从而提 高 轮胎 内部 温度 分布 的均 匀性 ， 改善 轮
—— 热 扩散 系 数（ ＝： ） ， ・ 。 ｓ
边界 条 件 用来 描述 轮 胎 胎 体 的 外 部 温 度 特
等
；
征 ． 应知道 与 胎 体 表 面接 触 的模 具 内壁 和胶 囊 故
（ 水胎 ） 壁 的温 度 ， 际 中这 个温 度 可 以 用 加 或 外 实 热 模具 和胶 囊 （ 水胎 ） 或 的介质 温度 来 代替 。 利用 上 轮胎硫 化过 程 中热 传递 的几 个基本 方程 进一 步分析 轮胎 内部 的热 量传 递
最 合理 直接 影 响着轮胎 的 硫化 质量 。通过 对轮 胎 硫化 过 程进行 传 热分 析 ， 以 合 理地 确 定 等 效 硫 可 化 时 间， 而 达 到 最 大 限 度 的 节 能 降耗 的 目的。 从 本 文 主要 应用传热 学 原理分 析轮 胎 硫 化的传热 过
程
。
ｌ 』
—
—
温度 梯度 ， ｍ Ｋ・
轮 胎硫 化过 程 中胎 体 内部 的热 量扩 散 以热传 导 为 主 。橡 胶 是热 的 不 良导 体 ， 轮 胎 这 样 的 多 像
层复 合 厚制 品， 硫 化过 程 中其 内 表示热 流方 向与温 度 降低的 方 向
温 度 是轮 胎 硫 化 过 程 中一 个 非 常 重 要 的 因 素 ， 否使温 度 的传 递 和 分 布 在 轮胎 硫 化 过 程 中 能
不随 时 间变化 时 ， 已知 导 热 系数 和 温 度梯 度就 可 以求 出热流 密度 的大 小 。在研 究热 量 传递非 稳 态
过程 时还要 考虑 能 量 守 恒 定律 ， 服 从连 续性 方 即
一
致 。导热 系数 反应 了材料导 热能 力 的大小 。在
热 量传递稳态过程中， 即试样中任意一点的温度
怍者简介 ： 高长云 （９ ４） 女， １ ７ ． 山东青州人． 岛化工学院在 青
凄 碗 士研 究 生 要 从 事 橡 胶 机械 的 设 计 、 究 和 开 发工 作 。 主 研
场 ， 胎体 内部 、 胎 与 硫化模 具 间及 轮胎 与胶囊 在 轮
式中
Ｊ —— 热 流 密度 （ 位 时 间 通 过 单 位 截 面 单 的热 量 ） Ｗ － ， ｍ
— —
导 热 系 数 （ 位 温 度 梯 度 下 单 位 时 单 间 内 通 过 单 位 截 面 的 热 量 ） ，
Ｗ ， ・ ｍ Ｋ ：
１ ２ 轮胎硫 化过 程 中的 热传 导 ．
＝Ｃ ｐ等
式中 ｐ —— 物 体 的密度 ，ｇ ｍＩ ； ｋ ・ ３
— —
物体 的 比热容 ，・ Ｊ
－ 。 Ｋ
１ 轮胎 硫 化过程 中 的热 量传递 １ １ 热传 递 的基 本理 论 ．
在 不存 在热 源 和 对 流 的情 况 下， 导 热 系数 且
与温 度无 关时 ， 出导 热 微分 方程 ： 得
维普资讯
轮
胎
工
业
２０ ０ ２年 第 ２ ２卷
轮 胎 硫 化 中的传 热 分析
高长云 ， 唐 跃， 吕柏 源
２６ ４ ６０２ （ 岛 化 工学 院 机 械 学 院 ． 青 山东 青 岛
摘 要 ： 用 传 热 掌 原 理研 究分 析 ｒ 胎 硫 化 过 程 中的 热 传 递 ， 出 了 分 段 硫 化 的 优 点 ． 探 讨 ｒ热 扩 散 系 数对 椽 应 轮 指 并
（ 鄱 ）９ 肩 ； 飘钢 圈 同
胎测 温位置 示意 见 图 ２ 。 ）
从 图 １ 以看 出 ， 温 最 快 的是 与 外模 或 水 可 升 胎接近 的部位 ， 中心部 位 升温 最慢 ， 外层 一 冲 层 、 缓 内层一 层 等 处 的温 度介 于 中 心 与外 模 或水 眙 之 外 间 升温 与硫化保 持 阶段 的温度 分布 形 态基本 相 同， 升温 快 的部 位 降温 也 快 ， 之 ， 温 馒 的部 位 反 升
腔硫化程度 的影响蹦及影响热扩散 系数 的因素 结果表明， 热扩散 系数 降低时制品的硫化时间延 长； 而腔料中炭黑用
量 在 ２ ～４ ５ ０份 范 围 内时 ． 黑 用 量 每增 大 １ ， 胶 料 的热 扩 散 系数 增 大 约 ５ 巍 份 则 ％。 关 键词 ： 胎 ； 传 递 ； 段 硫 化 ； 扩 散 系 数 轮 热 分 热 中 图分 类 号 ： Ｑ３ ６ １ Ｔ ３ ． ３ Ｔ ３ ． ｉ Ｑ３ ０ １ 文献 标识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ６８７ （０ ２ ０ ３ ４０ １ ０ —１ １２ ０ ）６０６ ．４
ａ Ｔ １ａＴ
ａ ２一 ｎ ａ￡
轮胎 内热 量的 传 递 主 要 是 热 传导 ， 化 时轮 硫 胎 内部形成 温度 场， 生 温度 梯度 ， 量 从高 温 向 产 热
低温方 向传递 ． 单位 时 间 内通过 某截 面 的热 量 服 从 傅 立叶 定律 ：
一
式中
降温也 慢 ， 近模 具 的部 位 降 温效 果 明显 优 于接 接
近 水胎的 部位 。之所 以产 生这 些现象 是 由橡胶 本 身 的导热性 差所致 。轮胎 在硫化 过程 中各 部 位因
（ 水胎） 或 间产生温 度 梯度 。 图 １ 示 出 了以 ９ ０ ．０
—
２ ４ Ｒ轮 胎 为 试 验 对 象 ， 一 定 的工 艺条 件 ０１Ｐ 在
下 测得 的轮胎 内部 各测 温 点 的温 度 变化 情 况 （ 轮
维普资讯
第 ６ 期
高 长云等 ． 胎硫化 中的传热分析 轮
段 加热 的方式 Ｊ 即 在轮 胎 硫 化 的 前 期 采 用 高温 ， 硫化， 使轮胎周 围加热 介质 的热 量能够 有 效 、 迅速 地 传递到 胎体 受 热 部 位 ； 在轮 胎 硫化 的后 一 阶段 采用低温 硫化 ， 热 量在 由胎 体 表 层 向 内层传 递 使 的过程 中 轮胎 外 层 不 会 因 为 温 度 过 高 而 造 成 过 硫， 从而提 高 轮胎 内部 温度 分布 的均 匀性 ， 改善 轮
—— 热 扩散 系 数（ ＝： ） ， ・ 。 ｓ
边界 条 件 用来 描述 轮 胎 胎 体 的 外 部 温 度 特
等
；
征 ． 应知道 与 胎 体 表 面接 触 的模 具 内壁 和胶 囊 故
（ 水胎 ） 壁 的温 度 ， 际 中这 个温 度 可 以 用 加 或 外 实 热 模具 和胶 囊 （ 水胎 ） 或 的介质 温度 来 代替 。 利用 上 轮胎硫 化过 程 中热 传递 的几 个基本 方程 进一 步分析 轮胎 内部 的热 量传 递