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《北京化工大学》 2008年
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旋转式反应注射混合器特性分析与研究

廖键  
【摘要】: 旋转式Kenics混合器是一种新型高效混合器,其混合性能远远超过Kenics静态混合器,近年来在低压反应注射成型领域广泛应用,但目前在结构对混合效果方面的研究还不深入,从使用中看来,也存在设备投资和运行成本高等问题。 本文在对旋转式Kenics混合器的研究基础上设计了结构更为简单、加工更为容易的间断螺纹型元件和交错平板元件。应用有限元软件FLUENT对真实尺寸(考虑套筒与混合元件间隙)的间断螺纹型元件、Kenics元件和交错平板元件混合过程进行了模拟。结果表明,增大入口处流量和转轴转速、增加元件单元数、减小混合元件与壁筒间隙以及长径比,有利于提高混合器的平均应变速率,增强混合效果。间断螺纹型元件混合效果要好于Kenics元件和交错平板元件。 通过反应注射实验,从制品质量和反应温度场两个角度研究了间断螺纹型元件、Kenics元件和交错平板元件混合性能。研究表明,间断螺纹元件能建立起最大的注射压力,制品表面质量最好,Kenics混合元件次之,而交错平板元件最差。螺纹元件具有与Kenics混合元件相近的混合效果,能将两种物料充分混合,反应剧烈,固化速度快。交错平板元件混合效果差,反应不均匀,反应速度慢,固化时间长。螺旋结构产生的拉伸和剪切在旋转式混合中起主要作用,交错结构的分割作用对于旋转式混合来说是次要的。 论文中还研究了主要结构参数对旋转式Kenics混合器混合效果的影响。通过有限元法计算出平均应变速率和示踪粒子截面浓度,采用高速摄像记录流动混合实验,从理论和实验两个方面分析了长径比和扭转角对旋转式Kenics混合器混合效果的影响,减小长径比和增大扭转角都有利于混合效果的提高。 最后,还对不同操作条件和结构参数下的间断螺纹型元件、Kenics元件的压力降进行了研究。两种元件的压力降随入口处流量增大、混合元件转速的增大而增大,在较高转速下,压力降变化较为平缓,增加程度较小;压力降随扭转角的增大而增大,随长径比增大而减小,数值计算和实验测试值都给出了相同的结论。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ052

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1 廖键;旋转式反应注射混合器特性分析与研究[D];北京化工大学;2008年
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