螺杆挤压机混合能力的分析

分析螺槽中熔体的流动状态，运用加权平均总应变来评价螺杆挤压机的混合能力，进而提出提高混合能力的途径。对于单螺纹螺杆，计量段长些，计量段螺槽浅些，螺杆转速高些，有得于混合作用；开发新型螺杆，如犁钉分流混合螺杆；研制高效混合型螺杆挤压机，如球窝高效混合型螺杆挤压机。     

基于离散单元法的锥形双螺杆输送及混合机理分析

锥形双螺杆挤出机结构模型与其他普通螺杆挤出机相差很大且构成独特,近年来在聚合物加工行业中发挥了很大的作用。设计螺槽深度与螺杆半径比为1∶2、2∶5、1∶3的三种锥形双螺杆挤出机,通过离散单元法模拟了锥形双螺杆挤出机挤出LDPE、HDPE两种颗粒的过程,分析了锥形双螺杆挤出机螺槽内颗粒速度的变化,同时在不同参数下对三种锥形双螺杆挤出机的输送效率进行了比较。利用EDEM软件对LDPE和HDPE颗粒进行离散元分析,得出不同时刻两种颗粒在三种锥形双螺杆挤出机内的混合情况。结果表明,螺槽深度与螺杆半径比为1∶2的锥形双螺杆挤出机的混合效率优于螺槽深度与螺杆半径比为2∶5、1∶3的锥形双螺杆挤出机。     

同向旋转双螺杆挤出机聚合物熔体输送的数值模拟

建立了非牛顿粘性聚合物熔体在同向旋转双螺杆挤出机中的三维非等温流动模型,利用流体动力学分析软件包Polyflow,给出了螺杆内速度场、温度场、压力场以及粘性耗散热的分布.数值计算结果表明:啮合区及螺杆表面温度高,压力的最大最小值出现在啮合区,挤出量几乎与螺杆转速成正比.     

含沙水下粒径对螺旋离心泵磨蚀效应的数值分析

为研究含沙水中固相颗粒粒径对螺旋离心泵磨蚀的影响,采用N-S方程和标准k-ε湍流模型对螺旋离心泵的内部流场进行数值模拟计算。结果表明,在含沙量一定时,颗粒的粒径对磨蚀影响显著,且随着粒径的增加,叶轮域的体积浓度梯度变化不均匀,更加促进了磨蚀效应,尤其对叶轮的轮缘磨损最为严重。       

新型单螺杆挤出机组合螺杆混合特性分析

螺杆的几何构型对单螺杆挤出机混合特性具有重要的影响。选取三种具有特殊构型的六菱形螺纹元件、四菱形螺纹元件和齿形螺纹元件,设计了三种针对不同加工工艺要求的新型单螺杆挤出机组合螺杆,研究了聚乳酸在三种组合螺杆中的流动和混合特性。结果表明,在组合螺杆压力交界处产生了较大的压力梯度;菱形螺纹元件可为物料提供高拉伸作用,流体在流道中停留时间较短,混合性能较差;齿形螺杆元件既可为物料提供高剪切作用,也可提供高拉伸作用,停留时间较长,混合效果较好。     

聚合物熔体在销钉混合型螺杆中的分流数计算

通常用流体通过分流元件后形成的流体条纹数,即分流数来度量混合程度.但在讨论静态混合器、DIS 型螺杆、3DD 型混合器等多种分流型混合器的分流数计算公式和模型中,发现具有层流特征的聚合物熔体流经密排销钉时,不宜采用通常的计算公式计算其分流数.在实验观察基础上,提出规则排列和不规则排列销钉分流型螺杆的分流数计算模型和公式.     

旋转注射分散混合机理研究

采用旋转注射混合技术,将组分Ｂ以液滴形式与组分Ａ混合。通过对组分Ｂ液滴的受力分析,得出了液滴半径γｂ的方程,由此分析了各有关参数对ｒｂ以及对分散混合效果的影响,提出了一系列增强分散混合效果的措施,同时也指出了这些措施均有一定负作用。     

1000MW锅炉污泥掺烧温度场数值模拟

采用FLUENT软件对电站锅炉污泥掺烧温度场进行数值模拟分析。分别对污泥掺烧比例为0,1.3%,2.9%, 4.8%的煤燃烧情况下的温度场进行了比较。结果表明:随着污泥与煤粉掺烧比例的增加,污泥与煤粉的混合物中灰分含量增加,可燃物的含量减少,水分大幅增加导致炉膛中心温度出现明显的变化。     

Numerical Investigation on the Features of Gasoline Mixture Flow Field with Rotary Jet Mixing

Employing the standard k-εturbulent model and slipping grid technique,distributions of velocity and dynamic pressure and mixing time was numerically investigated to research the gasoline flow features and mixing efficiency in a gasoline mixture tank with a rotary jet mixing(RJM)system installed at the bottom center.The simulation results showed that the RJM system can achieve fully circular stir without blind corner,reaching high mixing efficiency in the mixing process of gasoline from different refining line.The mixing density difference met the mixing requirement for the first time at 31.2 s and then showed a tendency of deterioration.It met the requirement again at 58.2 s with the mixing density difference meeting the mixing criterion of 3‰.     

不同组合桨搅拌器搅拌特性的数值研究

采用Fluent软件的多重参考系(MRF)及标准k-ε湍流模型,针对双层平直桨叶、双层45°折叶涡轮桨和两者组合搅拌桨这3种搅拌桨,研究了不同桨叶类型搅拌槽内的流动混合特性和加料位置,结果表明:45°折叶涡轮桨和平直叶桨的上下组合桨可以增强搅拌器内流体的上下湍动,促进混合,其搅拌功率较双层平直叶桨下降37.91%,混合时间减少50.48%;选择上层桨叶尖端加料可以缩短搅拌器内液体的混合时间,提高搅拌效率.     

屏障型挤出螺杆混炼元件的正交设计

根据屏障型螺杆的混炼原理,运用正交设计方法,分析了影响屏障型挤出螺杆混炼元件的剪切和混合性能的主要参数,并通过试验,得出了合理的参数。     

双转子连续混炼机混炼段的剪切应力

运用数值模拟法,对双转予连续混炼机混炼段的剪切应力进行模拟计算和分析。结果表明：沿转子轴向和垂直于轴向截面上的剪切应力分布合理,剪切应力体积分数分布合理。转速增加,剪切应力随之增大,单位产量平均剪切应力增大。轴向压差增加,剪切应力层状分布形态明显改变,单位产量平均剪切应力增大。加料量增加,剪切应力大小和分布形态不变,但单位产量平均剪切应力随之减小。利用这3种可调工艺参数的不同作用特点,针对不同的混合需要,可计算和选择不同的工艺参数组合。     

天然气热值调控中掺混效果数值模拟研究

为了研究天然气热值调控过程的掺混效果,通过建立不同热值天然气掺混管路模型和划分网格,并基于ANSYS Fluent 16.0仿真软件对支管掺混和汇管掺混进行数值模拟研究。基于天然气掺混后管路内的速度场和组分场分布特点对天然气掺混后的效果进行对比分析。此外,通过了对天然气掺混后不同管径位置处掺混气体各组分百分比分析,并进行天然气掺混效果评价。结果表明:对于单管掺混流动,在掺混处拐角易发生低速滞流区域,掺混的效果不如汇管。对于单管掺混流动,在距离掺混中心位置15 D=3000mm处,掺混相对充分,各气体组分达到相对均匀状态,但在下游随着流动的发展,掺混仍在进行。对于汇管掺混流动,由于汇管的存在,改变了流体流动的方向,加剧了天然气流动的掺混,掺混效果较好。在汇管的出口,即支管的入口处,各气体组分已经达到相对均匀状态。     

水泥土搅拌桩防渗墙对土坝防渗效果的模拟研究

通过对水泥土搅拌桩防渗墙防渗效果进行研究,为水泥土防渗墙设计提供进一步的优化指标。通过测压管观测数据反演得出大坝土体实际渗透系数,建立渗流有限元模型并利用实测资料验证,对水泥土搅拌桩防渗墙在土坝中的施工位置和深度进行不同情景模拟分析,结果表明：加入防渗墙后,渗流稳定性增加,防渗效果明显。防渗墙越靠近坝体上游,坝体的渗流稳定性越好;防渗墙贯入深度越深,坝体的渗流稳定性越好。防渗墙的位置布置在坝体中部靠近上游处较为合理,但考虑实际工程中施工要求,适当将防渗墙位置后移布置在大坝轴线处,对于渗流量影响较小。     

改进的受限空间撞击射流反应器混合效果多尺度模拟

受限空间撞击射流反应器(CIJR)是一种具有高强度混合效果的反应器型式,但其应用受到必须是两股等量物料进料的限制。本研究提出了克服其限制的一种改进的CIJR型式,对其在3种进料方式、3种结构尺寸设计原则下获得的9种情况的混合性能进行了研究,结果表明:采用大流量组分从顶部进料,小流量组分等分成两股从两侧相对进料的方式可以获得最优的宏观混合效果;采用三股物流等速度原则设计的结构可以获得最优的微观混合效果;总体混合效果则在采用小流量分成两股等量从两侧相对进入,大流量组分从顶端进入,而结构尺寸利用三股物流等动量(雷诺数)原则计算的情况下获得最优效果。研究成果可以为进一步开发多组分、多股进料的CIJR提供基础。     

螺杆中销钉混合功能的计算机模拟

从理论上研究了销钉对流体的混合作用,分析了流体在销钉间的运动状态及变形情况.以及流体的绕流及剪切变形对混合的影响.用计算机对流体在销钉间的运动状态进行模拟,采用有限元法分别计算出当销钉的直径、间距、排布形式及螺杆的转动速度发生变化时,流场中流体的速度分布、压力分布及变形情况.在此基础上用加权平均总应变作为评定指标,对各种情况下的混合效果进行了对比分析.结果表明,在销钉的作用下,粘性流体既发生剪切变形,又发生拉伸变形,正是这两种变形情况的同时存在,强化了混合效果.螺杆的转速、销钉的直径、销钉间距离以及销钉的排列形式都对流体的混合状况有明显的作用.     

三种转子密炼机流体流动和混合特性对比分析

利用有限元法对4WS、4WH 和6WI三种转子密炼机流体的流动和混合特性进行了对比分析。利用UG软件进行三维几何建模,利用Gambit软件进行网格划分,同时采用Bird-Carreau本构模型及Polyflow 软件对三种转子密炼机的流场进行了三维等温数值模拟对比研究。通过对平均速度、轴向速度和剪切速率等进行对比,得到了三者流场的流动规律。同时,利用粒子对数拉伸指数、粒子平均对数拉伸指数、粒子拉伸指数概率、平均混合效率概率和停留时间等参数对三者的分布混合情况进行描述。模拟结果表明,由于6WI转子密炼机本身所具有的特殊变间隙转子结构,更易改变流场的规则流动,其混合性能高于其他两种转子密炼机。     

pH值对混合溶液中矿物溶解/沉淀的影响

以粉煤灰浸出液与自来水混合为例,结合水文地球化学模拟,分析了在混合作用下,pH值对单相混合溶液中矿物溶解/沉淀作用的影响。结果表明,由于混合作用,溶液pH值发生改变引起CO^2-₃活度变化,从而影响方解石和白云石的饱和指数,随着混合比例从0.1到0.9的增加,实验和模拟单相混合溶液中白云石和方解石的饱和指数呈现不同规律的下降;在混合溶液pH值的影响下,玉髓饱和指数随混合比例的增大,呈现先上升后下降的变化趋势。     

螺旋输送机螺旋体优化设计

应用Pro/Engineer软件,研究了螺旋输送机螺旋体的有限元分析和优化设计方法和过程,介绍了设计过程的主要步骤和方法.在满足结构参数和设计目标要求的前提下,快捷、有效地实现了优化设计,提高了设计质量,为螺旋体的设计提供了一种有效的方法.     

三角形排列三螺杆反应器挤出特性的数值模拟

三角形排列三螺杆反应器是一种新型的多螺杆挤出设备,对其结构的设计和挤出工艺的研究还处于起步阶段。利用CFD法对聚合物熔体在三角形排列三螺杆反应器中的流动规律进行了计算机模拟,分析了物料在三螺杆中心区的流动和混合情况。计算了三螺杆反应器的螺杆挤出特性参数,并和双螺杆反应器进行了对比分析。结果表明,最小轴向速度并未出现在最大面积的中心区内,而是出现在最小面积的中心区内,三螺杆反应器的流动死区出现在最小面积中心区。与双螺杆反应器相比,三螺杆反应器具有较强的物料输送能力、塑化和混合能力;同时,三螺杆反应器的产能比又大于双螺杆和四螺杆反应器,因此,三螺杆反应器具有较好的工程应用前景。