密炼机内颗粒的运动和混合性能分析

采用离散元法,利用离散元分析软件EDEM,建立了密炼机内橡胶与炭黑的颗粒-颗粒和颗粒-壁面之间接触的力学模型,实现了4WH型和4WS型2种密炼机内炭黑颗粒在橡胶中扩散的可视化模拟,展现了橡胶和炭黑在混合过程中,炭黑颗粒的运动规律、分散度分布特征和受力特性。研究结果表明,在10~60 s稳定混合时间段内,4WH型密炼机中颗粒的最大切向力均值为0.00857 N,而4WS型密炼机中颗粒的最大切向力均值为0.00688 N。4WH型密炼机的标准偏离差由15 s时的0.169降低至60 s时的0.158;4WS型密炼机的标准偏离差由15 s时的0.190降低至60 s时的0.185。因此,与4WS型密炼机相比,4WH型密炼机具有相对较小的偏离标准差、较大的最大切向力和更好的混合性能。另外,从计算流体力学角度,验证了密炼机的混合性能规律不随物料状态的改变而改变。文章研究结果为密炼机的转子设计和性能要求提供了理论依据。