考虑离心作用的螺杆挤出机固体输送理论分析

应用前文考虑离心作用和物料可压缩性建立的模型,考察了离心力对物料运动速度和加速度的影响,并分析讨论了固体输送段输送角、压力分布和固体输送段的长度,并和实验值作了对比。在固体输送段开始处牵引角最大,最大牵引角和螺纹升角是互补关系,此处压力最小,螺杆的离心作用最小,在固体输送结束处,牵引角最小,压力最大,螺杆的离心作用最强。物料与螺杆、机筒的摩擦热正比于局部压力,界面温度也密切服从于局部压力。压力温度关系对形成很高压力是一内在安全机理,挤出机自己可调节固体输送段中形成的极限压力。     

考虑离心作用的螺杆挤出机固体输送理论模型

在固体输送段,物料由散粒体逐渐被压缩,形成压力梯度。离心力对固体输送有较大的影响,由于离心力的作用,物料与机筒之间的径向作用力大于物料与螺杆之间的径向作用力。在固体输送段压力沿螺杆轴向逐渐增大,输送角逐渐减小。文中根据实验现象,考虑离心力,建立了可压缩体的固体输送物理模型,并求出数学模型的解析解。理论计算表明,即使机筒与固相的摩擦系数小于螺杆与固相的摩擦系数,仍会有固体输送。     

三螺杆挤出机聚合物温度和功耗特性的数值模拟

利用有限元法,采用三维非等温、非牛顿流体模型,对三角形排列三螺杆挤出机内聚合物的温度分布进行了数值模拟。在此基础上,考虑了粘性耗散生热的影响,计算了三角形排列三螺杆挤出机功耗特性,研究了螺杆转速、螺纹头数、压力差和挤出量等参数对三螺杆挤出机挤出功耗和功耗比的影响,并和一字型排列三螺杆挤出机和双螺杆挤出机进行了比较。结果表明,在相同的操作条件下,三角形排列三螺杆挤出机的混合性能和功耗比均好于一字型排列三螺杆挤出机和双螺杆挤出机。     

螺杆挤出机中停留时间分布模拟研究进展

停留时间分布（RTD）对聚合物反应挤出加工具有重要的影响.介绍了经典理想模型的基本原理和对螺杆不同部位模型选择的原则,深入分析在此基础上提出的一些新的模型.从单螺杆的简单几何模型到双螺杆的复杂模型,综述了数值模拟在RTD方面应用,阐述了其难点和优势.最后比较了反应器流动模型和数值模拟的优缺点,指出二者的结合将是以后研究的重点.     

挤出机螺杆的性能评价和设计

挤出机螺杆的作用是使胶料随螺杆旋转运动逐渐变为直线运动,向机头方向推移,并与机身相配合,实现压缩生热、软化搅拌,混合胶料等。文章结合实际,分析了螺杆性能的评价指标等,在此基础上,阐述了挤出机螺杆的设计要领,供大家参考。     

三螺杆挤出机挤出特性的数值模拟

利用计算流体力学的方法对聚合物熔体在三螺杆挤出机中的流动规律进行了数值模拟,分析了物料在三螺杆中心区的流动和混合情况。通过速度和压力分布,计算了三螺杆挤出机的螺杆挤出特性参数,并和双螺杆挤出机进行对比分析。结果表明,由于中心区环流的存在,延长了物料在三螺杆挤出机的停留时间分布。三螺杆挤出机在分布性混合、分散性混合、能耗等方面均好于双螺杆挤出机,而产能比又为双螺杆挤出机的1.3倍。三螺杆挤出机具有较好的工程应用前景。     

啮合同向三螺杆挤出机中心区的复杂混合特性

建立了三角形排列三螺杆挤出机轴截面有限元模型,重点研究了三螺杆挤出机中心区的流动和混合规律。计算了中心区的混合指数、剪切速率和速度,并采用粒子束分布指数研究了中心区分布性混合性能。在此基础上,从微观角度分析了单个粒子在中心区运动过程中瞬时的剪切速率、拉伸率和对数拉伸率等评价参数。结果表明,在三螺杆挤出机轴截面内,中心区物料的流动性较差,但任意时刻都不存在流动"死点"。中心区内运动的微观流体粒子处于不断重复的压缩和拉伸状态,中心区具有较好的混合能力。     

四螺杆挤出机中聚合物流动特性的计算机模拟

利用计算流体力学法(CFD),对聚合物熔体在四螺杆挤出机螺纹元件中的流动规律进行了数值模拟.利用计算所得的速度场和压力场,计算了四螺杆挤出特性,并和双螺杆、一字型排列和三角形排列的三螺杆挤出机进行了对比分析.结果表明,四螺杆的四个啮合区具有较大的压力和速度梯度,在中心区有明显的环流现象,延长了物料的停留时间分布,且中心区物料没有滞留现象.由于中心区的存在导致了四螺杆挤出机的建压能力较弱;但四螺杆挤出机在产量、分布性混合和分散性混合等方面好于双螺杆和三螺杆挤出机.     

基于FLUENT软件对三螺杆挤出机 混合特性的模拟与分析

基于FLUENT软件,对聚合物熔体在三螺杆挤出机(TTSE)中的流动规律进行了三维模拟,利用示踪粒子技术分析了聚合物熔体在螺杆内的流动与混合规律,求解得出了聚合物熔体在三螺杆挤出机中的剪切速率分布云图、混合指数云图以及聚合物在流道内的停留时间分布(RTD),并与双螺杆挤出机(TSE)的混合性能进行了对比分析。模拟结果表明,三螺杆挤出机的分散混合能力与分布混合能力都强于双螺杆挤出机,同时,由于中心环流区的存在使得物料在三螺杆挤出机的停留时间更长。因此,三螺杆挤出机在今后的实际生产应用中会有较好的前景。     

稀土发光尼龙6固相缩聚前后非等温结晶动力学的研究

通过原位聚合制备出稀土发光尼龙6预聚体，再通过固相缩聚制备高分子量的稀土发光尼龙6。用Jeziorny、Ozawa和Mo方法对尼龙6和稀土发光尼龙6固相缩聚前后进行非等温结晶动力学研究，发现固相缩聚前的结晶速率比固相缩聚后的结晶速率大。Ozawa方法在分析非等温结晶时偏差比较大，而Jeziorny方法虽然也有一定的偏差，但能很好地分析主结晶过程。Mo方法能很好地分析非等温结晶的过程。     

单螺杆挤出机混合过程界面追踪表征

基于涡量速度法,推导出单螺杆挤出机内三维流动无因次控制方程,提出了一种求解非牛顿流的新方法。采用交错网格,对挤出机内的幂律流体三维流动进行了有限体积方法数值模拟,得到了螺槽内的速度分布。提出了Galerkin速度逼近方法,利用Largrange插值获得速度场。借助4阶Runge-Kutta方法对流体质点运动进行数值积分追踪,对螺槽内的层流混合进行了表征。发现了界面拉伸过程中不同初始位置的示踪剂界面拉伸总体呈线性增长,但伴有周期性振荡效应。这种效应在贴近螺壁面的流体单元表现最大,甚至超过了界面平均增长的量级。     

HL-2A装置挤压切割弹丸注入器及其工程调试

与俄罗斯培林实验室共同研制的挤压切割弹丸注入器现已研制完成并安装在HL-2A装置上。该弹丸注入器一次能制备和发射40粒弹丸,注入频率高达30 Hz,弹丸直径1.3 mm,长度1.3~1.7 mm可调,注入速度150~800 m/s。本文主要介绍了挤压切割弹丸注入器的构成、工作原理及工程调试结果,并给出了HL-2A装置上的加料实验结果。     

双螺杆挤压机操作参数对加工质量影响的研究

通过实验研究了双螺杆食品挤压机的机筒温度、供料速度、螺杆转速对产品质量(以比容衡量)的影响规律,建立了相应的统计模型,并对操作参数进行了优化.研究表明,随着机筒温度的升高,比容呈增大趋势,螺杆转速与供料速度对比容的影响较复杂,与比容之间的关系呈非线性.当机筒温度在160～166℃之间,螺杆转速在143～147(r·min-1)之间,供料速度在20.6～21.4(r·min-1)之间时,加工质量较高,比容大于2.4(mL·g-1).     

超高分子量聚乙烯单螺杆挤出压力形成理论

挤出压力(计算压力)是决定超高分子量聚乙烯单螺杆能否正常挤出的一个基本条件,只有当p3max>pN时,熔融物料才能正常挤出,文中详细分析了带开螺旋型沟槽机筒单螺杆挤出机在各段所产生压力的数学模型以及压力趋势图,以此为基础,已成功开发出分析和计算超高分子量聚乙烯单螺杆挤出压力的软件,丰富和完善建立了具有高黏度材料单螺杆挤出成型理论,为超高分子量聚乙烯单螺杆挤出机设计开发提供了理论基础。     

叶片塑化输运单元与单螺杆塑化系统组合式挤出机及其挤出特性

将具有正位移输送特性的叶片塑化输运单元(VPCU)与基于摩擦输运机理的单螺杆塑化输运系统相结合,开发了新型的单轴高分子材料塑化挤出机。详细介绍了组合式挤出机的结构及工作原理,实验研究了加工工艺参数、设备结构参数对挤出特性的影响。研究结果表明,叶片塑化输运单元可代替常规单螺杆挤出机的固体输送段,大大缩短了塑化输运系统的轴向长度,降低了设备的体积、质量,减少了物料所经历的热机械历程。与常规单螺杆挤出机相比,叶片挤出机具有正位移输送特性,口模压力、物料特性等对产量的影响比常规单螺杆挤出机小,挤出更稳定。     

半结晶性塑料充填数值模拟及温度场分布

从结晶动力学和结晶热力学角度出发,对塑料材料在注塑充填过程中的非等温结晶进行分析,把半结晶性材料在型腔内流动时剪切诱导的结晶对温度场的影响归结到平衡熔融温度的升高上,从而建立从微观到宏观的分析过程.将微观结晶动力学方程与宏观能量方程进行联立,对半结晶性塑料流动过程进行模拟,得到充填结束时的相对结晶度分布,分析其结果表明,把结晶效应考虑到整个充填过程能够得到更准确的温度场计算结果.