销钉机筒挤出机螺槽横截面内流体流动与混合的研究

在一定简化条件下，对销钉机筒挤出机螺槽横截面内的流场及混合均化效果以及销钉位置对流场和混合均化效果的影响进行了数值与实验研究。提出了流场中某点混合均化效果、整个流场平均混合均化效果以及混合均化效果统计分布的数值计算与评价方法。数值分析结果与实验结果具有较好的一致性。结果表明，销钉对物料具有明显的强化流动与混合均化的作用：销钉愈接近于螺棱，强化混合均化的效果愈显著：有销钉结构较无销钉结构的平均混合均化效果提高2．5％-5．6％；有销钉结构随着挤出时间的增加，混合均化效果不断提高，无销钉结构随着挤出时间的增加，当混合均化效果达到一定值后则不再提高。     

销钉机筒挤出机内物料流动与混合效果的数值模拟

在单螺杆挤出简化模型的基础上 ,采用滑移网格技术 ,考虑销钉与螺杆相对运动的条件 ,分别研究销钉数量、销钉排间距、螺槽宽度、拖曳速度对螺杆圆周展开面内物料流动与混合效果的影响。结果表明 :销钉及螺棱切槽对物料具有明显的强化混合作用 ,减小销钉排间距及螺槽宽度、增大销钉数量和提高拖曳速度都会改善混合效果。对于Φ90销钉挤出机 ,每排 68枚销钉、销钉排间距为 60 72mm、螺槽宽度为 5 4mm左右、转速为 2 5 5 0r·min- 1 时可达到较好的混合效果     

往复式单螺杆销钉挤出机典型螺纹元件混合性能研究

使用Polyflow有限元软件对往复式单螺杆销钉挤出机（简称Buss机）的三类典型螺纹元件内物料流动和混合过程进行了数值模拟。流场分析中使用了网格重叠技术。在得到流场速度分布后,基于粒子轨迹跟踪技术计算了物料微元在螺纹元件内的流动轨迹,并分析了Buss机螺纹元件内物料的动态混合过程。以分布混合指数和分隔比例为指标定量地对比了螺纹元件的分布和分散混合性能,在此基础上分析了加工条件、物料特性及销钉布置对Buss机混合性能的影响。数值模拟结果与前人研究有较好的吻合性。     

陶瓷干法造粒搅拌槽结构对粉体混合效果的影响

为探究圆柱形和双层正八边形陶瓷干法造粒搅拌槽对粉体混合效果的影响.采用欧拉-欧拉方法构建气-固两相流混合过程计算模型,简化搅拌槽模拟区域并通过有限体积法建立空气-粉体混合过程物理模型,利用CFD方法对两种搅拌槽内流场进行数值计算,分析粉体体积分布与速度场,对比搅拌槽结构对粉体混合效果的影响,同时通过实验分析颗粒级配与流动性.结果表明:当搅拌槽为圆柱形时,槽壁区域形成回转抛物面,底部两侧槽底出现搅拌死角,粉体堆积度为12％;当搅拌槽为双层正八边形时,槽壁与两侧槽底湍流强度高,无回转抛物面与搅拌死角,粉体堆积度为4％.实验测得两种结构搅拌槽内有效颗粒百分比分别为71％、84％,流动性指数分别为60.66、75.5,侧面验证了数值模拟的正确性.双层正八边形搅拌槽相对圆柱形搅拌槽可有效提高粉体混合效果.     

基于拉格朗日的单螺杆销钉挤出机混沌混合分析

从拉格朗日理论的新视角,分析了高分子聚合物熔体在单螺杆销钉挤出机内的流型结构以及流动行为,揭示了销钉强化聚合物熔体输运和混沌混合的机理。使用有限元软件Polyflow计算了流场的速度分布和混合指数;借助Matlab数学软件进行自主编程对速度场进行积分得到了三种不同销钉挤出机模型的有限时间李雅普诺夫指数。结果显示,在加入销钉之后,单螺杆销钉挤出机流域中出现了圆柱绕流现象,绕流产生的尾迹将撞击螺棱,销钉和螺棱的这种相互作用将加剧聚合物熔体的拉伸作用。每个销钉都将产生尾迹,随着销钉数量的增加,导致流域中产生了更多的尾迹。尾迹与销钉相互作用得到了增强,导致流域中产生了更多的涡结构,说明流域中的大部分熔体处于混沌混合的状态。混沌混合使销钉挤出机内的流体拉伸作用得到了增强,流体的混合指数得到增加,混合效率也逐渐增大。     

销钉双螺杆挤出机的结构研究与流场分析

本文在传统的双螺杆挤出机和销钉机筒挤出机的背景下,综合两种挤出机的性能特点,在啮合型双螺杆挤出机的挤出段增加部分销钉,提出了销钉双螺杆挤出机的构想,以加强胶料的剪切塑化作用.并分析了对称销钉排布与非对称销钉排布结构的流场分布,通过仿真计算,非对称销钉排布结构,其剪应力和剪切速率的整体分布优于称销钉排布结构.     

销钉机筒挤出机中胶料流动状态的研究

利用ANSYS有限元分析软件计算分析了销钉机筒挤出机简化模型中胶料的流动状态。在螺槽被销钉分割出的两个区域之中以及两个区域之间都存在循环流；流场中均存在零速区，其大小与在螺槽中深度有关，所在位置越深，零速区范围越大。销钉的存在使胶料流场处于不断变化之中；胶料在螺槽中存在螺旋流动；胶料沿螺槽深度方向上的速度梯度是周期性变化的，并存在明显的回流。     

新型带孔销钉混合段及其分布混合性能

介绍了一种国外开发的用于改善单螺杆挤出机混合性能的新型带孔（或带槽）销钉混合段,与常规销钉混合段相比,其混合能力强,熔体温度 低,当销钉间的轴向距离在11－14mm之间时,有效地加强了熔体的周向汉动,极大地改善了单螺杆挤出机的分布混合性能。     

三螺杆挤出机与双螺杆挤出机混合性能的比较

利用聚合物流体分析软件Polyflow,对倒三角形排列的三螺杆挤出机和等规格的双螺杆挤出机的混合性能进行了深入分析。通过计算不同角度的拟稳态流场,采用示踪粒子法对聚合物熔体在流场中的动态混合情况进行三维等温数值模拟,在此基础上对粒子轨迹进行统计后处理,并分别采用混合指数、面积伸展率和停留时间分布表征流场的分散混合能力、分布混合能力和轴向混合能力,进而比较两种挤出机的混合性能。另外,在实验条件与模拟条件相同的情况下,进行了实验验证。模拟结果表明,三螺杆挤出机各方面的混合性能均优于双螺杆挤出机。实验结果表明,实验数据与模拟结果基本一致。     

挤出机新族——销钉传递式冷喂料挤出机

介绍了销钉传递式冷喂料挤出机的发展背景，并着重介绍了其结构特点、工作原理以及优良性能。它从螺杆毫无特点到带压缩比及剪切型螺杆，再到销钉机筒，最后发展至销钉传递式。其结构特点在塑化段，可分为销钉机筒段和传递段。胶料首先在销钉机筒段经过一定程度塑化，再进入传递段获得充分的混合，因而提高了混合及塑化性能、生产能力等，并可降低温升和能耗。     

三螺杆、双螺杆挤出机及其啮合块混合性能的比较

利用Polyflow聚合物流体分析软件,对三螺杆和双螺杆挤出机及不同参数啮合块的流道模型进行了等温数值模拟。经过统计后处理,引入加权平均剪切速率和剪切应力、回流系数等评价指标,深入分析了流场的混合行为。同时对倒三角形三螺杆挤出机和双螺杆挤出机的混合能力进行了对比,以此对三螺杆和双螺杆挤出机混合性能的优劣性加以探讨。     

橡胶在销钉机筒挤出机中的流动分析

建立了销钉机筒挤出机的非牛顿流体流动模型,并计算出压力场、流动场和螺杆的特性曲线,结果表明,随着流体非牛顿特性的增强,螺杆的生产能力降低;随着螺杆螺槽上切口的增多,逆流增多,挤出产量降低,机筒上的销钉对挤出特性影响很小,销钉式挤出机的挤出特性与螺杆上有切口的挤出机的挤出特性相似。     

啮合同向双螺杆挤出过程新型混合元件—六棱柱元件实验研究

前文^[1]对啮合同向双螺杆挤出过程中的新型混合元件－六棱柱元件的流场了三维等温牛顿模拟，并将其结果与捏合块元件作了对比，得到了在相同压差下六棱柱元件比捏合块元件产率高，剪切速率场和剪切应力场分布更均匀，且两种元件分散混合能力相近的结论。本文对六棱柱元件的流场模拟结果进行了实验验证，证明流场模拟计算的方法可行，得到的结果可靠。进而利用多种有效方法，对六棱柱元件的挤出，混合特性进行了实验研究、实验结果表明，六棱柱元件比捏合块元件比能耗小，出料温度低，分布混合能力强，且六棱柱元件适于玻璃纤维增强改性加工过程。     

振动力场作用下单螺杆挤出机混合过程模拟

建立了振动力场作用下单螺杆挤出机计量段中熔体流动的物理模型，在Stokes假设基础上，得到了螺槽内牛顿流体速度分布的解析解。采用自适应步长4阶Runge-Kutta方法，对动态混合过程进行三维数值模拟追踪，计算了示踪剂构形依时演变及界面拉伸比率，对动态混合过程进行了实时表征。结果表明，低频振动时，螺槽内的混合仍然是规则的层流混合，混合效果并不理想，提出了进一步提高混合效果的建议。     

锥形双螺杆挤出过程菠萝型混合元件三维流场分析(Ⅰ)

应用ANSYS有限元软件对锥形双螺杆菠萝型混合元件进行了三维等温非牛顿流场的模拟分析 ,并与常规螺纹元件的流场分析结果进行了对比 ,得出了菠萝型混合元件比常规螺纹元件生产率高 ,分布混合能力强 ,其分散混合能力稍弱于常规螺纹元件的结论     

单螺杆挤出机中非牛顿流体层流混合停留时间表征

基于有限差分数值模拟技术,提出了计算非牛顿流体在单螺杆挤出机内停留时间分布的半解析方法,得到了不同操作参数下的停留时间分布,该分布可用来表征聚合物熔体在加工过程中的混合情况.结果表明：半解析方法能够反映由流体的非牛顿性所导致的耦合流场及压力反流对混合的影响,能更真实地反映聚合物熔体在单螺杆挤出机内的混合程度.     

The effect of a new type of pin mixing section on the performance of a single-screw extruder

The effect of a holed-pin mixing section on the performance of a single screw extruder was investigated and compared with a free flight and a normal pin mixing section, using a practical single-screw extruder. The effect of axial distance between two pins in a holed-pin mixing section on performance was also studied. Mixing ability was quantified using the statistical approach of carbon black concentration distribution in the extruded film mixed with a carbon black masterbatch. The results indicate that a free flight gives the lowest melt temperature rise, pressure drop, and driver power, but the worst mixing; a holed-pin mixing section has better mixing ability, lower melt temperature rise, and lower driver power than a normal pin mixing section does; the value of the pressure drop of the two types of pin mixing sections is approximately identical. A longer axial distance between the two pins in a holed-pin mixing section gives better mixing and lower melt temperature rise than a shorter one; however, when the distance is longer than a critical value, the improvement of mixing is not so outstanding; for different axial distances between two pins, no great change in pressure drop was found and the extrusion throughput has almost no great relation to the axial distance.