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《华东理工大学》 2012年
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双转子连续混炼机混炼段相似放大设计研究

龚树云  
【摘要】:本文根据双转子连续混炼机自身特性和等价转子顶部的剪切速率、等效平均停留时间原则,并以能量等效为衡量混合效果的准则,提出了双转子连续混炼机混炼段相似放大设计的流程及其模型。并在由该模型确定的转子转速和喂料速率下,利用Polyflow软件模拟了机筒内径分别为30mm、50mm、75mm和100mm的双转子连续混炼机混炼段和卸料段内的流场特征,以能量等效为准则系统研究分析了流场特征和混合效果,从模拟方面对本文所提出的相似放大设计模型进行验证;本文还按照所提出的放大设计模型分别在机筒内径为30mm和75mm的双转子连续混炼机实验平台上开展线性低密度聚乙烯(LLDPE)和钛白粉共混实验,分析两种双转子连续混炼机的混炼效果,从实验方面对本文所提出的放大设计模型进行验证。通过实验、模拟和分析,主要得出了以下几点结论: (1)四种机筒内径不同的双转子连续混炼机的混炼段与卸料段流道内的平均压力、剪切速率等流场特征基本一致。而平均压力、剪切速率这两个参数表征了流道内物料的速度场和剪切状态,说明四种机筒内径不同的双转子连续混炼机的混炼段和卸料段中物料运动状态和剪切过程是近似的。 (2)四种机筒内径不同的双转子连续混炼机的混炼段与卸料段流道内的混合指数、解聚功能密度、瞬时混合效率、时间平均混合效率、拉伸速率基本保持一致,而混合指数、解聚功能密度、瞬时混合效率、时间平均混合效率和拉伸速率是表征混合能力的特征参数,从而说明四种机筒内径不同的双转子连续混炼机的混炼段与卸料段保持了近似的分散混合、分布混合能力。 (3)在两台机筒内径不同的双转子连续混炼机中,完全熔融的LLDPE在拉伸、挤压、混合等作用下形成丝带状、薄膜状将钛白粉包覆起来;绝大部分钛白粉颗粒在经历强烈的剪切、熔融、挤压、捏炼、拉伸和混合后分散成直径5μm以下的颗粒;被分散后的钛白粉颗粒直径大致相同,分布情况也相近似,表明LLDPE和钛白粉共混物在经过两台双转子连续混炼机的混合后达到了相近的混合程度。 总的来说,对四种机筒内径不同的双转子连续混炼机混炼段和卸料段流场的模拟和分析,以及在机筒内径不同的两台双转子连续混炼机上开展的共混实验,从数值模拟和实验两方面验证了本文所提出的基于能量等效的双转子连续混炼机混炼段相似放大设计模型的可行性。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ330.43

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【参考文献】
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