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《北京化工大学》 2012年
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同向双螺杆挤出机熔融段熔融传热过程研究

梁畅  
【摘要】:在聚合物加工领域,同向双螺杆挤出工艺占有重要地位,双螺杆挤出熔融段物料流动与传热规律对于螺杆结构设计和工艺条件选择具有重要的指导意义。本文使用Fluent软件,数值模拟了双螺杆螺纹元件和捏合块挤出混合熔融聚合物的过程,数值研究了不同工艺条件下螺杆流道内物料的热流动行为,研究了螺杆元件结构、工艺条件对熔融过程的影响,提出了提高熔融效果的途径与措施。 用数值模拟的方法,研究螺杆熔融段准三维流道内固相粒子的熔融过程。模拟了固相粒子变形、熔融和流动行为,研究分析了螺杆结构、工艺条件变化对熔融过程的影响,对比分析了内部加热量和内部粘性耗散热能对粒子熔融的贡献。 用数值模拟的方法,研究螺杆熔融段三维流道内固相粒子的熔融过程。在双螺杆挤出熔融段流道内放置多个固相粒子,通过对其熔融时间的计算研究,揭示多个固相粒子在同向双螺杆熔融段挤出混合熔融过程,分析工艺条件变化对熔融过程的影响,对比分析内部加热量和内部粘性耗散热能对挤出混合熔融过程的贡献。 用数值模拟的方法,研究常规螺纹元件熔融段固相料团的熔融过程和机理,讨论了影响螺杆熔融段三维流道内固相料团挤出混合熔融过程的主要因素。 用数值模拟的方法,研究了螺杆元件结构对挤出混合熔融性能的影响。选取捏合块和常规螺纹元件两种螺杆结构,用数值模拟的方法对比研究了固相料团在两种流道与挤出机中的温升趋势、熔融程度和能量消耗的差别。 用数值模拟的方法,研究了捏合块结构对挤出混合熔融性能的影响。以一种厚捏合盘小错列角的捏合块结构为例,研究表征熔融能力的参数(出口熔体平均温度和分数)、表征功耗特性参数(粘性耗散能量和总能量)与工艺条件(加料速率、螺杆转速、加热功率和加工时间)之间的函数关系,得到二次多项式拟合方程。计算得到了工艺条件对表征熔融能力参数和功耗特性参数的影响趋势,提出并讨论了在双螺杆熔融段能量极值条件下,通过优化螺杆结构和工艺参数,提高熔融效果的具体方法和措施,为工业生产选择螺杆结构和工艺条件提供依据。 用实验测量熔体温度和熔体分数的方法,研究了螺杆元件结构、工艺条件对熔融性能的影响,验证了熔融过程与影响因素的关系。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ320.52

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【参考文献】
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