混合元件半径对均相体流变性能模拟的影响

借助流体力学模拟软件Fluent,优化聚合物/超临界CO_2溶解实验装置的锥形混合元件尺寸,通过对反应釜中内部流场进行模拟,由锥形混合元件所受转矩反映了均相体流变性能,对比了3种不同半径尺寸的锥形混合元件的模拟精度。结果表明,3种半径的锥形混合元件在不同工艺条件下,转矩受温度、CO_2浓度的影响情况基本一致,在同一半径条件下,随着均相体中CO_2浓度的增加,流变性能模拟误差越小,而温度越低,流变性能模拟误差越大;在同一工艺参数下,锥形混合元件的半径尺寸越小,流变性能模拟精度越高,当半径尺寸为50 mm时,与流变学实验值的拟合度最高,平均误差低于5%,并验证了模型的有效性。     

不同水针口径下的水辅助注射成型数值模拟

使用流体力学软件，对使用溢流法的三维120 °~150 °弯曲圆管件进行了水辅助注射成型可视化研究。分别改变水针口径尺寸、注水延迟时间、注水压力与熔体温度，分析其对制件内部水穿透行为的影响。结果表明，水针口直径为7 mm时，能显著增加制件的内部穿透长度并得到残余壁厚更薄的制件；受水针结构影响，注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250 ℃时，水穿透长度最优能增长400 %，壁厚减少20 %；在注水延迟时间为1 s、注水压力为10 MPa、熔体温度为230 ℃时，穿透长度最大达到298 mm；注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250 ℃时，比熔体温度为210 ℃和230 ℃的实验组受水针影响严重；缩短注水延迟时间、增加注水压力、升高熔体温度都能有效增大制件的中空率，成型出更薄的管件，但是水针对水辅助注射成型的影响不容忽视，其微小变化能极大地改变成型制件的内部型腔，有效提高水穿透行为的效率。     

超临界CO2在聚苯乙烯熔体中的扩散系数

微孔发泡材料的质量与超临界CO₂在聚合物熔体中的溶解量和溶解速率紧密相关,采用有限元模拟的方法得出不同条件下的等效扩散系数来表征溶解速率。首先,通过基于体积法的实验装置测出不同条件下超临界CO₂在聚合物熔体中的溶解量;其次,通过COMSOL软件计算得出不同的扩散系数下溶解量的变化,最后通过实验值与模拟计算值之间的对比,得出不同条件下,超临界CO₂在聚合物中的等效扩散系数,并分析了误差来源。结果表明,超临界CO₂在聚苯乙烯（PS）熔体中的溶解量随着压力的增加而增加,相反,随着温度的升高呈下降的趋势;模拟计算所得等效扩散系数与实验保持一致,温度与压力的增大都会提高扩散系数的数值;模拟的溶解平衡时间与实验的溶解平衡时间之间的误差不超过20 %。实验结果与模拟计算的结果吻合较好。因此,计算溶解量及等效扩散系数具有重要意义,可为微孔发泡工艺提供理论指导。     

一种测量超临界CO2在聚合物中溶解行为的新装置

设计了一种测量超临界CO2（ScCO2）在聚合物中溶解行为的装置,并通过测量温度在443.15~463.15 K,压力在7.5~9.5 MPa范围内ScCO2在聚苯乙烯（PS）中的溶解度及溶解速度验证装置的可行性。结果表明,溶解度实验值与计算值的相对误差低于20 %,而依据实验值计算的扩散系数与文献值表现出相同数量级,由此说明新装置能够进行ScCO2在聚合物中溶解行为的测量。     

不同工艺条件下PS/ScCO2均相体流变特性研究

通过建立含有类似锥板流变仪结构的实验平台对不同的温度、压力、剪切速率以及CO2质量分数等工艺条件下聚苯乙烯(PS)/超临界CO2(ScCO2)均相体的流变性能展开研究。结果表明:压力的升高会增加均相体的黏度,压力由7.5 MPa升高到10.5 MPa时,CO2质量分数为0.5%的均相体黏度增加了140 Pa s,约为原来的4.6%;增加温度则会降低均相体黏度,而且随着温度的升高,黏度的下降趋势在逐渐减小,温度从443.15 K逐渐增加到473.15 K时,CO2质量分数为0.5%的均相体黏度的减少值分别为778,482,327 Pa s;当均相体中CO2质量分数逐渐增加时,其黏度变化呈线性下降,CO2质量分数每升高0.1%,均相体黏度下降约为52 Pa s;加大剪切速率可以大幅度降低均相体的黏度,当CO2质量分数为0.5%的均相体在剪切速率从(120/π)/s增加到(240/π)/s时其黏度下降趋势最大,值为40%。     

基于壁面滑移的薄壁注塑流动三维数值模拟

基于壁面滑移速度模型,且考虑黏度的压力依赖性,运用三维有限元数值模拟技术,对薄壁注塑流动过程进行数值模拟,研究壁面滑移对厚度方向熔体速度分布、注射时间、注射压力和锁模力的影响。结果表明,壁面滑移对薄壁注塑流动过程具有重要的影响。通过模拟结果与实验结果进行对比,以验证数值模拟结果的可靠性。结果还表明,只有同时考虑壁面滑移效应和黏度的压力依赖性,才能更准确地描述薄壁注塑流动过程。     

不同工艺下反应釜内PS/CO_2均相体系流变性能模拟

利用Fluent软件模拟不同工艺条件下反应釜内锥形混合元件所受的扭矩,依据锥板流变仪原理获得反应釜内PS/CO_2均相体的黏度,并分析熔体温度、CO_2质量浓度对均相体流变性能的影响。结果表明,当剪切速率一定时,升高熔体温度或CO_2质量浓度有助于降低均相体黏度;当熔体温度和CO_2质量浓度一定时,剪切速率越高,均相体黏度越低;且温度较低时,黏度随着CO_2浓度升高而下降的更剧烈。而均相体的黏度对于快速降压口模的压力降率有直接影响,对于如何获得更大的压力降率有指导作用。     

热风循环熔融塑料回收造粒机的设计和样机试验

在分析国内废旧塑料回收现状以及传统塑料回收工艺的基础上,遵循机械设计原理,设计出热风循环熔融废旧塑料回收造粒机,将废旧塑料经热风加热熔融后,再由单螺杆将熔融塑料挤出造粒。其中重点介绍了热风循环熔融塑料系统以及螺杆的几何参数设计。遵循结构设计方案,制造出热风循环熔融塑料回收造粒机的物理样机,并用该样机进行塑料回收试验,试验验证了热风熔融塑料回收的可行性和研究价值,同时针对试验过程中发现的问题提出了一系列解决方法,为后续的改进和进一步研究工作提供了可靠依据。     

药品包装机人机工程系统与评价

目的研究人机工程学在药品包装机中的应用,以满足包装设备在安全性、方便性、宜人性等方面的需求。方法首先,在人机工程学的基础上,剖析药品包装机在结构设计以及运行方式等方面存在的人机问题,对药品包装机的外型、打印凸轮结构等进行深入研究分析;其次,采取模糊数学方法,针对上述药品包装机的人机工程设计,建立一套完整的评价系统。结果通过对各阶权重以及专家法设定隶属度的确定,对药品包装机做出了系统全面的模糊评价,评价结果为0.762,满足了药品包装机的设计要求。结论通过将人机工程学的基础与模糊数学的结合,可以对药品包装机及其他设备的设计进行很好的评价。