单螺杆挤出过程固体输送段的数值模拟

介绍了挤出成型过程数值模拟的现状及现有通用计算流体力学(CFD)软件在模拟聚合物流动时存在的缺陷，指出自主开发CFD程序的必要性。针对单螺杆挤出过程固体输送段的数值模拟方法，讨论了传统塞流固体输送理论的缺陷，介绍了非塞流固体输送理论的优越性及相关的有限元计算方法。并针对有限元方法的复杂性，介绍了简化的三层模型方法。计算结果表明：非塞流固体输送理论的三层模型法与有限元法计算结果接近，且优于塞流固体输送理论，而三层模型法计算方法简单，便于其在工程计算中的应用。     

非塞流固体输送理论的简化

本文依据固体输送段的非塞流现象，把固体分成上，中，下层，通过应力－速度方程，推导出产量与压力降的三次方程，这样既简化了非塞流固体输送理论，又保持了原有精度，计算结果表明了该方法的可行与实用性。     

单螺杆挤出过程固体粒子输送的离散单元法模拟

用离散单元法对单螺杆挤出固体粒子输送运动进行模拟,所得结果与实验和塞流模型对比,进而验证了离散单元法的有效性。速度计算结果显示了螺槽内各粒子的运动情况,此外还研究了物料参数如颗粒大小、摩擦系数以及螺杆转速对固体输送量的影响。     

注射螺杆的固体输送理论研究

本文对常规的注射螺杆固体输送理论进行了研究,对权威的mol理论进行了重大修正,从而建立了注射螺杆固体输送的数学物理模型,首次使固体输送压力计算成为可能并实用化。由此可确定注射螺杆固体输送段的产量、摩擦热、功率消耗、轴向力、扭矩、上熔膜形成起点。本文计算结果和实验较为符合,可以作为实际设计计算模型使用。     

单螺杆挤出机固体输送机理研究的发展与趋势

介绍了国内外单螺杆塑料挤出机固体输送理论研究的发展，指出对固体输送段中固体颗粒体系密度和磨擦系数的研究是固体输送理论的两个研究热点，因为它们为更好地预测固体输送段的压力、产量提供数据，并指导团体输送段的设计及工艺操作。还提出了将固体输送与熔融过程作为一连续过程来研究的思路。     

弹性体挤出流量的确定

本文论述了弹性体在挤出过程中，固体输送及熔体输送的两个理论公式及公式中参数的确定．为挤出机设计和挤出工艺制定提供了一个切实可行的计算方法。     

单螺杆挤出机固体输送段摩擦系数的研究与探讨

针对单螺杆挤出机固体输送段，介绍了当今固体输送理论的研究热点之一——摩擦系数的研究，对其进行了理论分析，并分析了影响摩擦系数的各种因素，如摩擦次数、温度、法向力及表面相对速度等。     

连续混炼设备和间歇混炼设备的能耗分析与探讨

炼胶设备是橡胶企业必备的通用设备，也是橡胶企业用电量最大的设备。连续混炼技术是炼胶的省能途径。本文从固体输送和黏流体输送的理论计算入手说明了连续混炼的省能情况。另外，根据实际的装机容量进行经验计算并进一步说明其省能情况。通过理论计算和经验计算得到了连续混炼省能的结论，其比间歇混炼省能约为40％。     

三螺杆挤出机固体输送理论的实验研究

首先研究了啮合区固体输送,得到了啮合区的固体输送率,再通过建立非啮合区的非塞流固体输送物理模型,运用虚功原理得到了固体输送的数学模型。以三层模型为例对非塞流固体输送模型进行了求解,求得螺槽中物料层的平均速度,进而得到非啮合区的固体输送率。通过引入转化系数,将啮合区转化为非啮合区,从而将啮合区和非啮合区的固体输送统一为非塞流输送,并得到了转化后的等效螺槽充满度和固体输送率,建立了三螺杆挤出机的固体输送理论,采用粒料(LDPE)和粉料(PP)进行实验验证所建立的固体输送理论,并对固体输送的影响因素进行了研究。     

单螺杆挤出固体输送段非塞流的三层模型法

依据单螺杆挤出机固体输送段的非塞流现象，把固体塞分成上、中、下三层，通过应力—速度方程，推导出产量与压力降的三次方程；详细讨论了摩擦系数对最大产量的影响，并深入地分析了单螺杆挤出机固体输送段产量与末端压力的关系，通过这些分析计算，三层模型法能很好地预示单螺杆挤出机固体输送段的压力与产量，该方法不仅简单明晰而且精度高，是一个可使用的方法     

新型螺杆挤出机固体输送理论的研究

介绍了一种嵌套式新型螺杆挤出机。在固体输送段对内螺杆的两种等效情况下固体塞的运动和受力作了深入分析。理论上证明了这两种情况下的固体输送机理与外螺杆的情况相同,均建立在固体摩擦输送机理基础之上;讨论了牵引角、摩擦因数和螺纹升角对上述三种情况固体输送流率的影响。结果表明,螺杆旋转机筒静止和螺杆静止机筒旋转两种情况下固体输送流率相差不大,而螺杆机筒同时旋转情况下的固体输送流率远大于其他两种情况。增大牵引角、降低螺杆表面粗糙度和提高机筒内表面的摩擦因数均有助于提高固体输送流率。螺杆旋转机筒静止和螺杆静止机筒旋转这两种情况下最佳螺旋角均为17°左右,而螺杆机筒同时旋转情况下最佳螺旋角为15°左右。     

密相气力输送系统的比较

在建材、冶金、化工等行业中,现广泛应用的稀相气力输送技术,其气流速度高、固气比低,耗气量大,且不适用粒径大和相对体积质量大的物料输送。而低速、低压的密相栓流输送新技术,既可在输送过程中实施对物料的加热、冷却和烘干;且当物料速度减少或粉料流量增大时,具有较高的系统稳定性。目前,国内外已相继开发了多种密相栓流气力输送系统,其成栓方式包括有脉冲气刀式、挤压式和重管式等多种,均各具特点。其中,脉冲气刀栓流输送系统在运行时,输送固气比高、耗气量低,且成栓方式简单、有效,应成为密相气力输送设计时优先考虑的系统。     

表观气速对密相气力输送流型影响的模拟研究

针对目前密相气力输送数值模拟关于流型演变方面所存在的问题,提出了一种基于颗粒所在局部空间的固相浓度及颗粒群运动特征来描述颗粒间相互作用的数学模型。该模型能够对气力输送,甚至是颗粒发生大量堆积情况下的密相输送进行数值模拟,使得长期以来缺乏有效模型对密相输送流型进行数值模拟研究的问题得到一定解决。利用该模型,对水平管中煤粉高压密相气力输送的颗粒流动过程进行了数值模拟,获得了输送过程中管道内所发生的气固两相之间的分离、沉积现象,展现了沙丘流及栓塞流等流型的演变特征,模拟结果与实验观察到的现象吻合较好,从而进一步验证了新数学模型的有效性。此外,通过对不同表观气速下固相流态分布的定量分析,揭示了输送流型变化的一些内在规律。     

Friction measurement in dense phase plug flow analysis

Pneumatic conveying, employing the dense phase plug flow regimen, is largely used to transport bulk solids. This process permits the conveying of large amounts of material in economical manner with less particle and pipe degradation compared to dilute phase conveying. By using an experimental system with special measurement devices and different materials of construction and transport, the friction between the material being transported and the pipe wall, the actual motion of the particles was determined, and the degree of fluidization were estimated. This information permits more accurate modeling of dense phase plug flow providing basic parameters to insert in existing and developing models.     

IKV挤出机新型固体输送理论研究

从弧板物理模型出发,提出一种新的固体输送理论—双螺棱推动理论(或称TGL理论),其核心思想是避免固体塞发生周向剪切,实现单螺杆挤出机由拖曳输送向正位移输送转化。通过对IKV单螺杆挤出机固体塞的运动分析和受力分析可知,螺杆螺棱与加料套螺棱推进面的推动力是固体塞前进的原因,无论是固体塞与机筒表面的摩擦力,还是固体塞与螺杆表面的摩擦力,均是固体塞前进的阻力。通过判定系数k可求解避免固体塞发生周向剪切的边界条件。     

脉冲式密相气力输送水平管中的料栓行为

探讨了聚丙烯颗粒在脉冲式密相气力输送水平管中的料栓行为. 结果表明在一定操作气速下,料栓的长短变化有规律,料栓的运动速度随其长度而变;栓长为1 m左右的聚丙烯颗粒由栓状流向沙丘流型转变的料气速度之比为0.7~0.8,出现在操作气速5 m/s左右;单个料栓的压力梯度与其长度有关,沿单个料栓的压力梯度和截面固含量随气速而变;料栓压降与操作气速无关.     

Solids conveying in screw extruders part II: Non isothermal model

Isothermal solids conveying theories have been developed in the past. However, due to friction, the surface temperature of the solid plug does increase. This change in temperature will strongly affect the temperature sensitive coefficients of friction and consequently also the pressure that develops. The surface temperature of the solid plug is also an important variable on its own because, when it reaches the melting point, the solids conveying zone is terminated. A mathematical model has been developed to calculate the temperature profile in the solid plug together with the strongly interacting pressure profile. Calculations indicate that high pressure in the solids conveying zone can practically be obtained only by very efficient cooling of the barrel in this zone.     

Fundamental investigation of plug conveying of cohesionless particles in a vertical pipe (pressure drop and friction of a stationary plug)

A stationary packed bed of cohesionless particles is set up in a vertical pipe for the fundamental study of plug conveying. The effect of flow acceleration or deceleration on the pressure drop of the plug is investigated first. It is found that the pressure drop increases due to the flow acceleration and vice versa. Next, the following three kinds of experiments were made for the study of friction characteristics: 1. Friction between the plug and moving wall without air flow, 2. Friction between the plug and wall with downward air flow, 3. Friction between the plug and wall with upward air flow. The results are compared with the theory established in powder mechanics. The state of stress being of the active or passive case is discussed. Finally the problem of particles raining down from the back of the plug is studied. It is shown that the air velocity necessary to support the particles can be calculated based on a simple analysis of pressure distribution around the particles.     

垂直管道中塞状流的模拟

运用简化的硬球模型模拟垂直管道中的塞状流. 固相行为通过跟踪离散颗粒的运动轨迹处理,气相运动由局部平均的Navier–Stokes方程处理,气固两相间的耦合作用服从牛顿第三定律. 每个颗粒的运动过程被分解为颗粒间相互碰撞的过程及流体对其悬浮的过程. 该模型定性地模拟了垂直管道中的塞状流,即在细而长的管道中,颗粒形成沿管道运动的塞状物,且塞状物的运动速度独立于塞状物的长度,但随着气体速度的增加而增加.