同向差速双螺杆摄动环元件作用下分散混合性能

针对转速比为1∶2的同向差速双螺杆,提出了一种新型摄动环元件强化分散混合。在自行研制的可视化实验样机上,开展等速双螺杆和差速双螺杆挤出实验研究。采用浓度为1.5%的羧甲基纤维素钠溶液作为模拟的黏弹流体,注入红色油性色浆模拟不相容示踪液滴,出口采用与挤出速度同步的拉膜法采集实验流体,使用高速高精度相机记录混合过程和出口薄膜上的混合图像。针对不同螺纹构型、不同转速及不同示踪剂初始位置,在螺槽全充满输送情况下,研究混合过程和出口示踪剂液滴分散混合。可视化实验结果表明,两种螺纹构型具有相似的示踪液滴破裂机制,液滴经过螺棱与机筒间隙时,在缩颈作用下实现大尺度分离;新型差速摄动环元件在上下啮合区存在不对称的台阶结构,折叠拉伸现象更加显著。即使摄动环元件转速比传统双螺杆低,新型摄动环元件仍然具有更优异的分散混合能力,而且转速越高,液滴分散混合的优势越显著。摄动环元件同样表现出混合对初始位置的敏感性,从单头螺杆位置出发的示踪剂液滴分散更均匀。