基于能量等效的双转子连续混炼机混炼段相似放大研究探讨

根据双转子连续混炼机自身特性和等效平均停留时间、等价转子顶部剪切速率的原则,以能量等效为衡量混合效果的准则,提出双转子连续混炼机混炼段相似放大设计的流程及其理论模型。在该模型确定的转子转速和喂料速率下,利用Polyflow软件模拟了机筒内径分别为30 mm和100 mm的双转子连续混炼机混炼段和卸料段内的流场特征,以能量等效为指导准则,通过对流场特征和混合效果进行分析,对所提出的相似放大设计理论模型进行了验证。     

双转子连续混炼机转子混炼段流场的数值研究

采用有限元分析软件POLYFLOW对非牛顿聚合物熔体在ECM30双转子连续混炼机转子混炼段的三维等温流动进行了数值模拟，得到了转子混炼段流场的压力、各速度分量、剪切速率的分布。通过对这些流场参数分布的分析。发现在该类混炼机的轴向存在着一定的反向流动。使得该设备具有较强的轴向分布混合特性；另一方面，转子螺棱顶部与机筒内壁的问隙处存在较大的剪切速率，保证了对物料进行有效的分散。     

双转子连续混炼机最佳转子相位角确定

采用流体运动的基本方程，建立了双转子连续混炼机两根转子之间横向流动流量的计算模型，推导出了两根转子之间横向流动流量的计算公式，分析了该流量随相位角的变化规律，确定了能实现最大流量的相位角数值。     

双转子连续混炼机混炼段分散混合效率的研究

利用有限元分析软件Polyflow对自行设计的ECM30型双转子连续混炼机转子的混炼过程作了三维等温流场分析,借助于剪应力和混合指数对转子的分散混合效率进行了分析研究;讨论了不同的操作工艺对分散混合效率的影响。该数值模拟的结果将有助于针对不同的聚合物采用不同的混炼工艺,使得聚合物在转子中的混合达到最优化。     

双转子连续混炼机不同转子元件混合性能的对比研究

在普通转子的基础上设计了开槽螺棱转子和阶梯型螺棱转子,并借助聚合物加工分析软件 Polyflow分别对3种转子元件的混炼段进行了数值模拟,并对其混合性能进行了对比分析。结果表明,3种转子元件中,开槽螺棱转子的分散混合能力和分布混合能力最强,阶梯型螺棱转子的分散混合能力最差,其分布混合能力优于普通转子,但次于开槽螺棱转子;在分散混合方面,相对于普通转子和开槽螺棱转子,阶梯型螺棱转子对物料的分散能力更加依赖于拉伸作用。     

双转子连续混炼机混炼过程和原理的研究

研究了双转子连续混炼机的混炼过程和混炼原理,并建立了混合过程的数学和物理模型。研究结果表明,转子组合（螺棱交汇区的长度）、转子转速、螺棱顶部与混炼腔内壁之间的间隙、嵌入块形状和卸料门开启度是影响混合过程的主要参数。     

双转子连续混炼机混炼段拉伸作用的研究

采用有限元分析软件Polyflow对双转子连续混炼机混炼段的三维非等温流场进行了模拟,并通过PP/PS混炼实验进行验证。利用扫描电子显微镜观察混炼样品的断面形貌,分析流场特性。结果表明,在混炼过程中,螺棱交汇区物料所受的拉伸作用比正向输送区和反向输送区物料受到的拉伸作用大;在同一截面上,螺棱顶部附近物料受到的拉伸作用较大,C形区物料受到的拉伸作用比较小;转子螺棱顶部形成了收敛流道,可提供高的拉伸作用。总的来看,由于转子的特殊结构,从进口到出口物料经历了反复的拉伸、断裂、重新分布过程,分散混合效果得以强化。     

基于POLYFLOW双转子连续混炼机混炼形态模拟

通过运用有限元分析软件POLYFLOW对双转子连续混炼机的混炼形态进行三维等温模拟分析,并对比分析混炼段流场的流体速度、剪切速率和混合指数对混合效果的影响。结果表明,流场z向速度参数在转子螺棱交汇区出现负值,即存在有返混作用的回流流动;并且在螺棱顶部和料筒壁之间流体速度和剪切速率均达到最大值,在熔体流动区域混合指数大部分区域大于0.5。     

双转子连续混炼机功率计算

在介绍了双转子连续混炼机基本工艺原理的基础上，推导了该混炼机驱动功率计算公式，并与日本制钢所给定的混炼机系列功率值进行了对比计算，计算结果与日本制钢所给定的混炼机系列功率给定值基本吻合。研究结果对于双转子连续混炼机功率设计具有指导意义。     

双转子连续混炼机的研究

双转子连续混炼机在我国是一种新型的混炼机械。文章介绍了双转子连续混炼机混炼元件的主要特征，并研究了其混炼原理。从分布混合和分散混合两方面对混炼过程做了分析。     

双转子连续混炼机混合过程的统计学分析

利用Polyflow软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的混合过程进行了统计学分析。通过计算转子转过不同角度时的三维等温拟稳态流场,采用粒子示踪分析（PTA）方法,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上对1000条粒子的运动轨迹进行统计学分析,得出了停留时间分布、累积最大剪切速率分布、百分比粒子所受的剪切速率随时间的变化等参数,并分析了其对双转子连续混炼机混合性能的影响。     

双转子连续混炼机混沌型转子混合性能的研究

在提出一种新型混沌型转子结构的基础上,运用Polyflow软件对其混炼过程进行三维非牛顿等温模拟,并借助于粒子示踪法对物料所经历的流场特性进行统计学分析;分析了转子结构和工艺参数对转子混合性能的影响,同时通过共混改性实验,对转子的混合效果进行了评估和表征。结果表明,高混沌型转子的分布混合能力有较大的提高,同时保持着良好的分散混合能力;混沌型转子制备的复合材料力学性能优于经典转子;转子转速的提高可以增强混沌转子的分散及分布混合能力,适当的加料速率是保证取得较好混合效果的关键因素。     

转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响

利用POLYFLOW软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机混炼段的拟稳态流场进行数值模拟,采用粒子示踪分析方法对物料所经历的流场特性进行统计学分析。得到了平均剪切应力、停留时间分布、累积最大拉伸速率等参数,通过其分析了转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响。结果表明,转子转速的提高使得物料所经受的剪切和拉伸作用增强;喂料速率的提高,使比剪切速率减小,物料在混炼段的停留时间变短;螺棱交汇区长度减小,流场中的剪切作用增强,螺棱交汇区长度和螺棱包角对停留时间分布的影响不大。最后对数值模拟的结果进行试验验证,结果基本一致。     

双转子混炼机中固体粉末与聚合物共混的数值模拟

利用聚合物加工分析软件POLYFLOW模拟了双转子连续混炼机中固体粉末在聚合物中的混合过程,并对不同转子转速下的三维等温非牛顿流场进行了流场和动态混合计算和统计学后处理。采用累积停留时间分布表征混合物的轴向混合性能,用团聚体累积粒径尺度分布表征固体粉末团聚体在聚合物基体中的分散状态,直观反映出团聚体在聚合物流场中粒径的变化情况,并用分离尺度分布表征混合物的分布混合性能。结果表明：在一定范围内提高转子转速有利于固体粉末/聚合物的分散、分布混合性能,确定合理的转速范围对于获得高性能聚合物复合材料至关重要。     

ECM30双转子连续混炼机转子及嵌入块结构对分散混合性能的影响

计算比较了双转子连续混炼机不同转子结构和嵌入块时的轴向速度分布、剪切应力和混合指数的分布，得到了转子结构和嵌入块的嵌入深度对ECM30双转子连续混炼机分散混合性能的影响。转子螺棱交汇区的长度减小，其流场的剪切作用增强，拉伸作用减小；转子螺棱包角增加，转子的返混能力增加，剪切和拉伸作用减小。增加嵌入块的高度，返混能力增强，剪切作用增加，拉伸作用减小。     

啮合型连续混炼机转子混炼特性的研究

介绍了几种混炼元件的混炼特点。在建立啮合连续混炼机转子的三维非牛顿等温流场模型的基础上,利用ANSYS软件对转子流场进行数值模拟,并对流场特点进行了分析。讨论了操作条件对转子混炼性能的影响。