微型锥形双螺杆挤出机的循环混合特性

利用基于三维有限元的计算流体力学(CFD)方法数值模拟了微型锥形双螺杆挤出机(MCTSE)中聚丙烯熔体的循环挤出混合过程,得到流场中物料的剪切应力和速度等分布场量。通过计算放置流场中的示踪粒子的运动轨迹,对粒子运动路径上的剪切应力、混合指数、拉伸长度、分离尺度以及混合效率等进行统计分析,定量表征了MCTSE循环挤出过程的分散和分布混合特性,并进一步考察了加工条件和螺杆构型对混合性能的影响规律。结果表明,聚丙烯熔体循环挤出混合由拉伸流和剪切流共同作用,MCTSE具有较好的混合效果;增大螺杆转速或减小螺距均有利于提高MCTSE的分散混合和分布混合性能,但不利于提高MCTSE的混合效率;分析表征混合性能的不同参数可知,相对于改变MCTSE的螺杆构型,选取合适的加工条件更为重要。

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究(Ⅱ)混合特性分析

采用有限元软件POLYFLOW,对组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60中不同构型的组合螺杆进行了混合分析。通过计算螺杆转过不同角度时的拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中聚合物熔体的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上通过对大量粒子运动轨迹的统计处理,分别采用停留时间分布、分布混合指数、分离尺度等累积混合指数表征了组合螺杆的轴向混合性能、分布混合性能以及分散混合性能。此外还研究了不同工艺条件下组合螺杆的混合特性。并将部分数值模拟结果与前人实验研究进行了对比。

锥形双螺杆挤出机熔体输送段相似放大设计

采用微元法将锥形双螺杆挤出机的锥螺杆微元近似为圆柱形螺杆微元,建立了锥形双螺杆挤出机熔体输送段的相似放大理论,推导得到剪切速率和产量相似准则。对小端直径为33 mm的基准机型到小端直径为65 mm的目标机型进行相似放大设计,并通过Polyflow数值模拟分析了槽深指数对剪切速率和产量的影响,完成了相似放大效应的验证和相似准则的修正。结果表明,随槽深指数的增加,目标机型的最大剪切速率保持不变,平均剪切速率逐渐减小,产量逐渐升高,并且由相似准则计算得到的剪切速率和修正产量的理论值与模拟值的曲线基本一致,因此,微元法适用于锥形双螺杆挤出机的相似放大。

不同类型锥形双螺杆挤出机熔体输送段的模拟分析

利用计算流体力学软件Poly Flow软件模拟分析了三种类型的锥形双螺杆挤出机的流场特性,通过对速度场、压力场和剪切应力场等挤出过程中的重要场量的后处理,分析了三种类型的锥形双螺杆挤出机的挤出性能。