新型捏合盘元件不同螺杆构型混合性能的数值模拟

采用POLYFLOW模拟软件分析了啮合同向双螺杆挤出机中新型捏合盘元件下物料的流动模式。考察了新型捏合盘元件的斜棱旋向、捏合块组合的错列角对物料在流道中的剪切速率、出入口压差以及回流量的影响。数值模拟分析结果表明:4种新型捏合块构型的输送特性和混合性能均有所不同。在正向输送能力方面,右旋正向捏合块更佳,在分布、分散混合性能方面,左旋反向捏合块更佳,并且捏合块的正反向比单片捏合块的螺旋方向在输送能力、混合性能上影响更大。     

同向双螺杆熔体输送段捏合盘错列角对不相容体系共混物相态结构的影响

对啮合同向双螺杆挤出机,将捏合盘置于熔体输送段,通过改变捏合盘错列角,研究双螺杆挤出过程熔体输送段捏合盘错列角对不相容体系共混物相态结构的影响。应用差示扫描量热仪对两相共混体系HDPE/PS的热性能进行了实验研究,结果表明:螺杆构型对共混物的相容性影响不大。同时采用扫描电子显微镜考察了HDPE/PS共混物在熔体输送段末端位置和机头末端所取试样的相态结构,研究表明:置于熔体输送段捏合盘元件错列角对共混物分散相的相畴尺寸有一定影响。     

立式捏合机捏合间隙影响CFD分析

本文利用计算流体力学(CFD)方法研究捏合间隙对立式捏合机混合性能的影响。首先，根据立式捏合机搅拌桨叶运动特点以及被混物料的流变特性，进行立式捏合机混合流场数值模拟。其次，确定立式捏合机混合性能宏观评价指标。最后，分析了捏合间隙的变化对混合性能评价指标的影响。分析结果表明：间隙越小，立式捏合机的混合性能越好；当空心桨叶两侧的捏合间隙大小相等时，立式捏合机的功耗最小。     

同向双螺杆挤出机捏合段三维非等温流动的数值模拟

建立了同向双螺杆挤出机捏合段三维非等温流动一种新的物理模型，利用Polyflow软件包对其进行了数值求解，给出了流道内压力、速度的分布，以及进出口压力差对捏合段流量，温度及压力的影响规律，数值结果对捏合盘的设计和工艺参数的选择有一定的指导意义。     

同向旋转双螺杆挤出机捏合盘元件的熔体输送特性及混合机理的研究

本文作者建立了一种描述在同向旋转啮合型双螺杆挤出机中广泛应用的捏合盘元件的熔体输送特性及混合特性的三维、等温、幂律流动理论模型,并利用流体有限元方法及大型计算机程序对流场进行数值求解,得出了流场的速度分布,压力分布及剪应力分布。这些结果较全面地反映了捏合盘的几何尺寸、物料特性和运转条件之间的关系,得出了许多前人所建立的模型不曾得出的结论,这对认识捏合盘的工作机理、指导捏合盘设计和选择挤出工艺有一定指导意义。     

反向旋转卧式双轴捏合反应器混合特性的数值模拟

以差速反向旋转卧式双轴捏合反应器为研究对象,选用高黏牛顿流体糖浆为模拟物料,通过三维有限元数值模拟方法研究了高黏糖浆在捏合反应器中的流动过程,获取了流速和剪切速率的空间分布,进一步结合粒子示踪技术探究了分布混合过程与混合效率,并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响规律。研究表明,捏合反应器中几乎不存在流动死区,桨叶末端和重叠区域的流速和剪切速率较高,且高流速和高剪切区域均随着捏合杆数目和捏合杆长度的增加而增大。捏合杆可以推动物料在圆周方向上的运动,在重叠区域存在周期性交互作用,进而可以强化分布混合过程。拉伸率随着混合时间以指数形式增加,且随着捏合杆数目和捏合杆长度的增加而增加。时均混合效率大于零,随着捏合杆数目的增大而增大,随着捏合杆长度的增加呈现先增大后减小的趋势。     

黄化机搅拌捏合翼断裂原因及修复技术

R152A黄化机搅拌系统包括上搅拌和两根下搅拌捏合翼，上搅拌捏合翼的作用是对纤维素的均匀混合搅拌，下搅拌捏合翼既是对纤维素的均匀混合搅拌又是对纤维素黄酸酯的溶解搅拌。由于捏合翼一直是处于交变载荷的作用下工作，加之铸件本身存在缺陷，到达一定极限就会造成疲劳损坏。所以进行捏合翼断裂分析，探索切实可行的修复技术是一个重要课题。现就我们在实际生产中积累的经验，对搅拌捏合翼修复技术与同行商榷。     

同向双螺杆熔融段螺杆组合对共混物相态变化的影响

研究了双螺杆熔融段不同螺杆组合对模型聚合物共混体系HDPE/PS相态变化的影响。发现错列角为正向30°及正向60°的捏合块具有较好的输送能力,但不利于物料的熔融和混合;90°错列角捏合块对共混物具有很好的熔融和混合效果,其混合性能甚至优于反向30°捏合块,接近反向60°捏合块;及向螺纹元件对共混物相态变化影响显著。     

同向双螺杆捏合盘错列角对不相容体系共混物相态结构的影响

双螺杆挤出机螺杆构型对不相容体系共混物的相态结构有一定影响。将捏合块置于熔融段,通过改变捏合盘错列角,在熔融段末端位置进行在线取样,对所取试样(HDPE/PS共混物)应用扫描电子显微镜考察其相态结构,由此分析研究双螺杆挤出过程熔融段捏合盘错列角对不相容体系共混物相态结构的影响。结果表明:正向30°和反向60°错列角的捏合块元件具有较强的分散混合能力。     

卧式单轴捏合反应器流动与混合特性的数值模拟

选取卧式单轴捏合反应器为研究对象,搭建了一个可视化实验装置来研究其分布混合过程,并且通过三维有限元数值模拟方法和网格重叠技术获取了高黏牛顿流体在反应器中的流速分布、剪切速率分布与混合指数分布,进一步采用粒子示踪技术分析了全局与局部分布混合过程,对示踪粒子的运动轨迹进行统计分析得到了拉伸率与混合效率,并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响。结果表明,实验与数值模拟结果吻合较好。捏合反应器中几乎不存在流动死区,搅拌轴上的动态捏合杆与搅拌槽壁面上的静态捏合杆之间存在周期性的捏合作用,可以强化自清洁性能、剪切作用、整体与局部分布混合过程、分散混合性能以及混合效率。拉伸率随着混合时间以指数形式增加,时均混合效率大于零。     

同向啮合双螺杆挤出机捏合块流道三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机的捏合块流场部分进行了三维模拟分析。通过速度场求出流量 ,并求出拉伸速率、剪切速率及剪切应力来衡量混合效果。得到了机筒表面和啮合区的压力分布 ,找出了捏合盘几何条件 (间隙、错列角 )及操作条件 (转速、压差等 )对挤出机混合效果的影响。     

螺纹块和捏合盘混合机理的研究

螺纹块和捏合盘是同向双螺杆挤出机的主要混合功能元件。本文介绍了对它们的流场分析及双螺杆挤出机的混合机理。     

双螺杆挤出共混物分散相粒子的分散和分布（Ⅱ）：捏合盘错列角的影响

采用同向啮合双螺杆挤出机的不同螺杆组合形式,研究了捏合错列角对双螺杆挤出聚合物共混物表层和内层分散相粒子粒径及其分布的影响。发现螺杆后段采用不同错列角的捏合盘,对于分散相粒子尺寸和分布状态都有明显影响。在塑化区多段式组合的后段采用剪切强、停留时间长的捏合盘(K45°、K60°),可有效地减小分散相粒子尺寸但分布状态不理想;使用 K30°的捏合盘时,分散相粒子分布状态最佳;整体两段式螺杆的前段混合段中设置 K45°捏合盘,有利于分散相含量较少情况下粒子的尺寸及分布的均匀性的提高。     

PE-HD/炭黑在捏合块元件内分散混合的数值模拟研究

使用Polyflow软件,计算了3种捏合块元件内高密度聚乙烯（PE-HD）熔体的三维拟稳态流场。引入炭黑在聚合物熔体中的分散数学模型,计算了不同捏合块中炭黑聚集体的粒径分布,比较了3种捏合块流道内炭黑在PE-HD中的分散混合效果。数值结果表明,捏合盘厚度大的捏合块,剪切拉伸作用较强,分散混合能力较强。     

啮合同向双螺杆捏合块元件混合效果的数值模拟分析与实验研究

对啮合同向双螺杆捏合块元件的动态流场进行了流场模拟与统计学分析，并对分析结果进行了实验验证。通过宽、窄捏合块两种螺杆元件的动态流场模拟，应用统计学分析方法计算了两种流场的停留时间分布、最大剪切速率分布以及固定百分比粒子经受的剪切速率分布随时间的变化。得出了宽捏合块元件的分散混合能力高于窄捏合块的结论，这一结论与实验结果较为一致。     

啮合异向双螺杆挤出机中捏合块元件对PE-HD/PS不相容体系混合效果的研究

在常规啮合异向双螺杆上引入不同错列角和不同捏合盘厚度的捏合块元件,将其用于高密度聚乙烯/聚苯乙烯（PE-HD/PS）不相容体系的混合,观察混合体系的相态并分析分散相的粒径。结果表明,增加捏合块元件后啮合异向双螺杆挤出机的分散混合能力得到了提高;捏合块的错列角和捏合盘的厚度对PE-HD/PS不相容体系分散相PS的重均粒径和粒径分布指数有较大影响。     

双螺杆挤出共混物分散相粒子的分散和分布——捏合段数量的影响

采用啮合同向双螺杆挤出机不同的螺杆组合形式，研究了熔融塑化区中捏合段数量对双螺杆挤出聚合物共混物表层和内层分散相粒子粒径及其分布的影响。结果表明，增大塑化区中螺杆前段的剪切作用和物料停留时间可明显减小分散相粒子的尺寸；在塑化区域增加剪切捏合段段数对表层分散相粒子尺寸没有明显作用，但可有效减小内层分散相粒子尺寸；对于在塑化区内采用前后两段捏合段的螺杆组合，增大后段剪切作用和物料停留时间比在前段增加更为有效，可同时显著降低共混物分散相表层和内层粒子尺寸，改善其分布特性。     

啮合同向双螺杆挤出机中新型螺杆元件S型元件与捏合块元件的性能对比研究

应用FEM模拟计算了啮合员向双螺杆挤出机正反向螺纹组合的新型螺杆元件S型元件与捏合块元件的流场，考查了两种元件流场的特性，对比了两种元件流场的挤出特性、分散和分布混合能力。得出在相同有操作条件下，相同外径的S型元件和捏合盘元件相比具有相当的分散混合能力、更加优异的分布混合能力和更加优异的生产能力的结论。     

同向双螺杆捏合盘厚度对MAH接枝LDPE反应挤出过程的影响

研究了同向双螺杆挤出机中,捏合盘元件的不同厚度对低密度聚乙烯(LDPE)接枝马来酸酐(MAH)反应挤出过程的影响,并将其与常规螺纹元件进行对比。对挤出沿程中的3个位置和挤出机出口处进行取样,用滴定法测定这些样品的接枝率。结果表明,捏合盘元件所对应的样品接枝率高于常规螺纹元件,并且随着捏合盘厚度的增加,其所对应的样品接枝率下降。此外对于接枝反应而言,捏合盘元件的分布混合能力所起到的作用要高于其分散混合能力。     

啮合同向双螺杆挤出过程聚合物粒料熔融机理研究(二)——正向捏合块组合中熔融机理研究

以装有玻璃视窗的可视化双螺杆挤出机为手段，在不同操作条件下对高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）粒料在不同正向捏合块（即由正向捏合盘所组成的螺杆区段）中的熔融过程进行了实验研究。以实验现象为基础，提出了双螺杆挤出过程中海－岛式熔融模型的概念。研究表明，耗散－混合熔融是捏合块中聚合物熔融的主要机理，海－岛式熔融模型是捏合块中聚合物熔融的典型形态；螺杆构型、螺杆转速、加料量是决定聚合物颗粒熔融的主要因素。