啮合同向双螺杆挤出机新型混炼元件性能及应用

就全啮合同双向螺杆挤出机中的混合过程进行了分析讨论,分析了普通螺纹元件和捏合盘元件的混合特性和泵送特性,针对这些元件存在的问题讨论了新型混炼元件的特点（包括典型分散性混炼元件和典型分布性混炼元元件）,并作了深入的对比讨论,就上述元件在聚合物改性加工,共混和填充过程中典型的应用示例进行了分析讨论。     

啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机的螺纹元件流场进行了三维等温非牛顿模拟分析,通过速度场求出了流量及回流量,并求出拉伸速率,剪切速率及剪切应力来衡量混合效果,得到了机筒表面和啮合区的压力分析,找出了螺纹的导程,间隙及两端压差等参数对挤出机混合效果的影响。     

同向双螺杆挤出机中不同导程螺纹元件的流动和混合模拟

本文应用POLYFLOW软件，选用三维非等温、Cross模型，对高聚物熔体在双螺杆挤出机不同导程螺纹元件中的流动和混合过程进行了数值模拟，并用示踪粒子法研究了不同颜色粒子流线、流迹和停留时间、剪切速率、剪切应力、拉伸速率的分布。根据实验显示的各组数值；对该种元件在不同导程下的混合性能进行了量化分析对比，并得出结论。     

同向平行双螺杆挤出机螺纹元件的齿形计算探讨

螺纹元件是同向双螺杆挤出机积木式螺杆的主要组成部分，直接影响}齐出机的性能和产量，本文介绍了螺纹元件的断面轮廓及轴向齿形的计算方法。     

啮合同向双螺杆挤出机普通螺纹元件中物料停留时间计算

采用有限元方法对啮合同向双螺杆挤出机的普通螺纹元件流动进行了三维等温非牛顿模拟计算，根据流场计算所得到的速度场通过编程计算得到了物料在螺纹元件中的三维流动路径，利用物料的三维流动路径计算结果分析了普通螺纹元件中物料的停留时间分布和平均停留时间随螺杆转速和挤出机产量的变化规律。     

新型同向双螺杆元件——S型元件研究（Ⅰ）——流场数值模拟

对一种作者设计的新型同向双螺杆元件－S元件进行了流场计算。建立了三维非牛顿等温流场模型。利用ANSYS软件和自行编程计算了元件流场中的压力场，挤出量，回流量，速度场，剪切速率和拉伸速度，并对S形元件的流场与常规螺纹元件的流场作了一定的比较。在后续的文章中将对S形元件的流场及常规螺纹元件的流场计算结果进行实验验证。     

同向双螺杆挤出机螺杆元件组合及其应用

介绍了啮合同向旋转双螺杆挤出机螺杆元件的特征,根据物理机械共混理论,设计出一种适用于玻纤增强PP的螺杆元件组合方式。实验结果表明：玻纤在PP中分散较好,长度均一,螺杆组合设计合理。     

波状双螺杆元件混炼性能的数值模拟

借助聚合物流动分析软件Polyflow对半啮合同向/异向波状双螺杆元件和全啮合同向/异向常规双螺杆元件进行流场和混合性能的数值模拟,分析比较两者的剪切速率、混合指数、非弹性应力张量第一特征值、停留时间、时均混合效率、分离尺度等表征混合性能的特征参数,模拟分析结果表明,波状双螺杆元件具有更加优异的混炼性能。     

啮合同向双螺杆驼峰元件的数值模拟

介绍了啮合同向双螺杆驼峰元件的特点,应用Polyflow软件进行了流场模拟,并与双头螺纹元件进行了比较分析。模拟结果显示:驼峰元件的螺棱和机筒之间的剪切速率比双头螺纹的低;建压能力比双头螺纹元件高;回流量较大,轴向混合能力较强。特别适用于生物降解塑料等热敏性和剪敏性塑料的高速挤出和混合。     

啮合同向双螺杆挤出机不同螺杆流场仿真分析

根据啮合同向双螺杆几何学,运用Solid Works三维建模软件建立螺杆的实体模型。采用190℃聚乳酸熔体作为流体,通过ANSYS软件划分网格得出有限元模型,然后在Polyflow里进行仿真,分别得到了两种不同截面的螺纹元件的流场模拟结果。分析对比了压力场,速度矢量场、剪切速率场和黏度场,得出螺棱厚度对流场的影响。结果表明,I型截面螺杆的建压能力强于II型截面螺杆。II型截面的剪切能力强于I型截面的剪切能力,II型截面增强了螺杆的分散混合能力。     

同向双螺杆拉伸元件的设计及混合性能的研究

根据聚合物加工过程的拉伸流动设计了一种非啮合拉伸元件,并将该元件与S形元件的两种构型的混合性能进行了对比分析。通过数值模拟得到了非啮合拉伸元件流场与S形元件流场的出入口压差及累积最大拉伸速率分布。通过实验手段将非啮合拉伸元件与S形元件对聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)不相容体系相态结构的影响进行了对比研究。结果表明,非啮合拉伸元件的输送能力不如S形元件,但拉伸效果、分散混合能力均高于S形元件。     

三螺杆挤出机螺杆元件混合特性的数值研究

采用聚合物流体分析软件Polyflow对倒三角形三螺杆挤出机的6种螺杆元件的流道模型进行了三维等温数值模拟。使用Fieldview软件对结果进行统计处理,并采用不同的评价指标来表征混合性能,进而比较螺杆元件之间的混合特性。结果表明,捏合块的剪切和拉伸作用均强于螺纹元件;中性捏合块和左旋元件的回流效果好于其他元件;SME元件剪切弱于螺纹元件,但其拉伸作用和回流效果强于螺纹元件。因此,可根据物料对剪切的敏感性来合理地选择螺杆元件,以获得所期望的产品性能。     

同向双螺杆挤出机中齿形元件的流动和混合模拟

应用POLYFLOW软件,采用三维非等温、Cross模型,对高聚物熔体在双螺杆挤出机齿形元件和断裂螺纹元件中的流动和混合过程进行了数值模拟,并用示踪粒子法研究了不同颜色粒子的流迹和停留时间、剪切速率、剪切应力、拉伸速率的分布。在此基础上,对两种元件的分布性混合和分散性混合性能进行的量化分析对比发现,与断裂螺纹元件相比,齿形元件有着弱的输送能力和建压能力,强的轴向温升能力,强的分布性混合能力和分散性混合能力。     

齿形盘元件的局部停留时间分布

采用自制荧光检测装置在线测量含齿形盘元件（TME）的双螺杆挤出机的部分停留时间分布（PRTD），利用去卷积方法计算TME的局部停留时间分布（LRTD），并将PRTD转换成停留体积分布（RVD）和停留转数分布（RRD）。研究表明，直齿的LRTD曲线形状比斜齿更宽，其混合能力更强；喂料速率（Q）和螺杆转速（N）的提高均使LRTD曲线向短时间方向移动。等流量转速比（Q／N）的RRD和RVD曲线重合；提高Q／N，使RRD向低转数的方向移动，而RVD向高体积方向移动。对于特定螺杆构型，不同螺杆转速和喂料速率下的RVD曲线仅是体积坐标方向的平移，RVD曲线形状主要取决于螺杆构型。     

波状双螺杆元件混合性能的研究

对同向波状双螺杆元件和常规螺纹元件的分散混合性能进行了数值模拟,分析了2种元件流场的平均剪切应力、最大剪切应力分布、最大拉伸应力分布等混合性能参数,并对其进行了实验研究。模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明,波状双螺杆元件有较强的分散混合能力。     

高分散混合元件设计及混合性能的研究

根据啮合同向双螺杆挤出机的啮合原理,设计了一种高分散混合双螺杆元件。运用Polyflow有限元分析软件对该双螺杆元件的3种螺杆构型的流场进行了模拟分析,并且对这3种螺杆构型进行了实验研究。研究表明,错列角为150°的元件的分散混合性能最好,其次是错列角为30°的元件,错列角为90°的元件的分散混合性能最差。     

斜齿齿形盘与直齿齿形盘混合性能的对比研究

通过利用ANSYS有限元软件对斜齿齿形盘和直齿齿形盘的流场进行模拟，得到流道的速度场、粘度场、压力场、剪切速率场和剪切应力场，并在此基础上对两种齿形盘不同螺杆构型的混合性能进行对比。     

同向双螺杆挤出机螺杆轴向力的数值模拟和实验研究

应用 POLYFLOW 软件模拟计算了组合螺杆元件在流场中受到的轴向力。模拟结果表明,轴向力随螺杆相位角的变化而波动;螺杆构型对轴向力的影响较大;操作条件会对轴向力产生影响。自行设计了拉杆应变测量系统对螺杆轴向力进行了间接测试,结果表明螺杆轴向力由机头静压力和附加轴向力组成,使用实验螺杆组合时,附加轴向力约为机头静压力的0.4～1.6倍。