啮合块错列角对三螺杆混合段混合效率的影响

采用有限元法和网格重叠技术,利用Carreau-Bird流体模型,对同向啮合三螺杆挤出机混合段进行了三维混合数值模拟。计算了三螺杆挤出机的最大剪切速率、混合指数以及瞬时和平均时间混合效率等参数,并与双螺杆挤出机进行了对比分析。结果表明,在相同工况下,三螺杆挤出机的瞬时和平均时间混合效率大于双螺杆挤出机。     

三螺杆挤出机螺杆组合流体流场及流固耦合特性分析

采用有限元法对4种三螺杆挤出机组合螺杆流体进行流场分析,重点分析了速度场、压力场、最大剪切速率、最大拉伸速率、停留时间的分布情况。结果表明,组合螺杆在一定程度上能够削弱轴向速度,延长停留时间,有利于物料充分混合。在此基础上,采用ANSYS/workbench软件进一步分析了流固耦合作用对三螺杆挤出机组合螺杆变形的影响。分析结果表明,组合4混合性能较好,耦合场作用下螺杆变形相对较小,设计较为合理。     

单螺杆挤出机螺杆组合段流域混合特性

采用有限单元法对单螺杆挤出机不同螺杆组合段流域进行研究。使用Polyflow软件计算普通螺纹螺杆、普通螺纹与菠萝头组合螺杆、普通螺纹与销钉组合螺杆流场的压力场、剪切速率场、速度矢量、混合指数等参数,并对后处理结果进行了比较分析。结果表明,普通螺纹螺杆能为流体提供较大的轴向速度;菠萝头螺杆虽然阻力较大,但是较多的斜截面设计能为流体提供较好的轴向分速度和周向分速度;销钉螺杆的屏障作用会使一部分流体回流。三种新型螺杆在为流体提供良好的线速度的同时,能有效地对流体进行拉伸和剪切,使其分散混合更加均匀,从其曲线分析结果来看销钉螺杆混合效果最佳。     

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.     

螺杆构型对三螺杆挤出机混合效率的影响

建立了三种不同螺杆类型的三螺杆挤出机几何模型和有限元模型, 运用P o l y f l o w软件对其进行数值 模拟。采用粒子示踪法计算了混合指数、 剪切速率、 对数拉伸指数、 瞬时混合效率和时间平均混合效率等评价参数。 结果表明, 随着螺杆头数的增加, 三螺杆挤出机在相同周期内对物料的剪切和拉伸次数增加, 混合效率逐渐增大。     

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。     

螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆流场的影响

利用Polyflow软件,采用三维拟瞬态有限元模型,分析了螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆聚合物流体的复杂流动和混合特性的影响。通过可视化云图分析了几何中心截面轴向速度、压力、剪切速率分布;采用粒子示踪技术,通过统计后处理曲线,分析了组合螺杆在不同条件下的轴向压力、轴向面拉伸率、混合指数 概率、分离尺度、累积停留时间概率函数、停留时间分布函数。结果表明,适当增大螺杆间隙能够增加停留时间,提高产品混合质量;入口流量较小时混合效果较好。     

双螺杆挤出机输送段制备PP/TiO2纳米复合材料的反应过程数值模拟

采用有限元法,利用POLYFLOW 软件,建立双螺杆挤出机输送段三维非等温模型,数值模拟了双螺杆挤出机输送段中通过溶胶-凝胶法制备聚丙烯/二氧化钛(PP/TiO2)纳米复合材料的反应过程,分析了螺杆转速、螺距、前驱体质量分数等控制条件对PP/TiO2纳米复合材料的混合效率及反应速率的影响。结果表明,随着螺杆螺距的增加,挤出机内物料温度逐渐升高,混合效率逐渐增大,平均转化率也逐渐升高;增加转速和前躯体质量分数,平均转化率降低,不利于反应的进行。     

基于木塑专用同向双螺杆挤出机螺杆预测的 神经网络模型及其应用

基于传统双螺杆挤出机设计理论和木塑复合材料性质,建立了神经网络BP模型,对木塑复合材料专用同向双螺杆挤出机螺杆直径和转速关系进行预测。首先,以木塑复合材料的粘度、机头处压力、螺杆计量段温差和目标产量作为输入变量,螺杆的直径和转速作为输出变量,传统同向双螺杆挤出机设计理论作为动量方程,建立神经网络BP模型。然后,经过样本输入,对模型进行数值拟合训练,直到满足误差要求。最终,利用模型对双螺杆直径、转速进行预测,输出最佳结果。结果表明,结合传统设计理论,由材料性质和产量整合的样本输入建立的智能网络模型能较好地模拟实际生产时的螺杆运动的复杂情况。     

双螺杆反应器非啮合并列型螺纹元件流场数值模拟

螺杆反应器是一种新型的高效反应器 ,且对环境几乎无污染 ,但许多理论研究尚处于不成熟阶段。高粘度物料在双螺杆挤出机中的流动情况非常复杂 ,很难用解析法求解 ,利用ANSYS有限元分析软件对双螺杆挤出机非啮合并列型螺纹元件进行了三维非等温非牛顿流场分析 ,给出了速度场、压力场、温度场的基本规律以及螺杆特性曲线的分布。计算结果表明 :在螺棱处 ,物料的压力梯度和速度较大 ,在啮合区的温度较高 ,应当采取适当的降温措施 ;流量和螺杆转速成正比 ,流量和流道两端的压差成反比。     

啮合同向双螺杆挤出机几何学的研究

通过对双螺杆几何学的研究，建立了同向全啮合、共轭、双头挤出机端面曲线、立体图形及刀型曲线的数学模型；并进一步给出了螺杆设计中端面所适用的参数曲线族方程。     

锥形双螺杆挤出机螺杆转子的数控制造技术研究

一对相互啮合的锥形螺杆转子是锥双螺杆挤出机的核心部件，其加工精度直接影响到挤出机性能.传统加工方法的加工精度和加工效率都较低，所加工螺杆转子的啮合特性和互换性都较差.为了提高挤出机的性能水平，在深入研究锥双螺杆几何特征的基础上，提出了一种利用柱形棒铣刀的五轴联动数控铣削螺杆转子的新型数控铣削制造方法，设计制造了五轴联动螺旋槽专用数控铣床，并且设计开发了与其相配套的螺杆数控加工自动编程系统.该项研究成果提高了锥双螺杆的加工水平，具有显著的工程意义.     

滑移边界条件对同向啮合三螺杆挤出机混合性能的影响

利用计算流体力学软件Polyflow,考虑了螺杆表面的剪切应力与熔融体的滑移速度满足纳维线性定律,对不同滑移系数条件下二维正三角形排列的啮合同向三螺杆挤出机的混合性能参数进行了数值模拟。对比分析了不同滑移系数条件下中心区和螺槽区的混合指数及用探针技术分析了中心点的混合指数变化。并基于流场计算进行混合运算,研究了不同滑移系数对分离尺度、对数长度拉伸、瞬时和平均时间混合效率的影响。结果表明,螺杆表面的滑移边界条件对于三螺杆挤出机的分散性和分布性混合的计算结果具有较大的影响,为了提高计算精度,应采用适当的滑移边界条件和滑移系数。     

双螺杆非啮合螺纹元件错列角对挤出特性的影响

高粘度物料在双螺杆挤出机中的流动情况非常复杂,很难用解析法求解。利用大型有限元软件AN-SYS对4种不同错列角的非啮合螺纹元件进行了流场分析,讨论了错列角对速度场、压力场、流量和回流量的影响。计算结果表明:随着两螺杆错列角的增加,两螺杆在啮合区的物料混合、交换能力逐渐增强,分散性混合能力逐渐增加;随着两螺杆错列角的增加,螺杆的物料输运能力逐渐降低,分布性混合能力增强。在实际生产中,应当根据加工物料种类的不同,选择不同的错列角,以便在满足产品质量的同时,获得较佳的生产能力。     

高粘度聚酯纺丝用螺杆挤出机的选择和设计

本文分析高粘度聚酯和普通粘度聚酯加工特性,以普通聚酯加工用螺杆挤出机作基型,用特性对比的方法,讨论选择和设计高粘度聚酯纺丝用螺杆挤出机的要点。高粘度与普通粘度聚酯加工中最突出的特征是熔体粘度影响一系列加工因素。熔体粘度与各加工因素关系的实验结果和理论分析表明,熔体粘度对螺杆挤出机性能参数(产量、挤出质量和功率消耗)、工作参数(螺杆速度、挤出压力和挤出温度)和纺丝螺杆几何参数等存在不同程度的影响。按照本文所提出的建议,结合实际经验,有可能选择和设计出适用于高粘度聚酯纺丝加工的螺杆挤出机。     

超高分子量聚乙烯片材挤出机的开发设计

从超高分子量聚乙烯片材生产的工艺流程入手,阐述了超高分子量聚乙烯片材同向双螺杆挤出机的结构组成、设计要点,关键零部件螺杆筒体组合、真空排气系统等的结构设计。     

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。     

同向双螺杆挤出机过渡段流体的三维数值模拟

针对某工厂双螺杆挤出机出料速度不均,产品断面有裂纹等问题,应用POLYFLOW软件数值模拟了同向旋转双螺杆挤出机过渡段流道内流体的三维等温流动,给出了物料的粘度和剪切应力随进出口压力、螺杆转速变化的分布规律,重点讨论了工艺参数对过渡段的性能的影响。模拟结果表明:随着进出口压差的增大和螺杆转速的增加,剪切应力均增大,出口物料所受剪切应力梯度变小,过渡段分散混合能力增加,有利于物料在过渡段内的均化。随着螺杆转速的增加,物料在过渡段内停留时间过短会影响物料塑化质量。     

基于CFD多螺杆反应器挤出特性的分析

利用ANSYS/FLOTRAN 程序对聚乙烯熔体在双螺杆、一字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆反应器中的流动进行了分析, 对三角形三螺杆和四螺杆反应器中流道的中心区进行了重点研究, 并对4 种类型反应器的挤出特性进行了比较。结果表明, 螺杆反应器的啮合区具有较大的速度梯度, 有利于物料的充分混合。双螺杆、一字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆反应器的啮合区个数分别为1, 2, 3, 4 个, 由于啮合区个数的增加, 其物料混合能力也逐渐增强。三角形三螺杆和四螺杆反应器具有特殊的结构“中心区” 。中心区的物料形成环流, 环流的存在促进了中心区物料的混合, 增加了物料在中心区的混合时间;经过计算, 物料不能滞留于中心区。双螺杆、一字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆反应器的流量、回流量、回流系数以及平均剪切速率依次逐渐增大。从理论上验证了多螺杆反应器在物料输运能力以及物料混合能力等方面均具有较佳的能力, 多螺杆反应器更适合聚合物的加工。