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一种利用改进型分离螺杆分离回收HDPE/PP的新方法

作　者: 吴张琪
导　师: 谢林生；马玉录
学　校: 华东理工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 塑料分离分离螺杆正交试验 HDPE PP
分类号: TQ320.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文提出了一种全新的塑料分离方法,采用一种具有特殊结构的分离螺杆及其附属装置,在挤出机中对具有不同熔点的塑料进行分离。论文作者在对该装置的螺杆及其附属装置结构进行设计和制造的基础上,并以高密度聚乙烯(HDPE)/聚丙烯(PP)混合料为原料,借助于正交试验的方法,以机头分离料的纯度和分离效率作为评价的指标,对影响其分离性能的主要因素开展研究；采用螺杆顶出法观察螺杆中物料的熔融分离情况,建立了分离螺杆中混合物料的熔融模型。通过实验和分析,得出以下结论：(1)采用本实验装置可以在挤出机中实现对不同熔点的塑料的分离。对于乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)与PP的混合料,可以分离得到纯净的EVA熔体；对于HDPE与PP的混合料也可以分离得到纯度较高的HDPE。(2)正交试验研究表明,影响分离效果的主要因素为：机筒一段温度、二段温度,螺杆转速和固相螺槽的压缩比。其中,随着一段温度和二段温度的升高,分离效果下降；转速则存在一个最佳值,大于或小于最佳值时分离效果都会下降。(3)增大固相螺槽的压缩比能够在保持机头分离料纯度的前提下提高分离效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
符号表  10-12
第1章绪论  12-24
  1.1 选题背景及意义  12-13
    1.1.1 选题背景  12-13
    1.1.2 课题意义  13
  1.2 废旧塑料的鉴别与分离  13-17
    1.2.1 常用的塑料鉴别方法  13-16
    1.2.2 常用废旧塑料分离方法  16-17
  1.3 分离型螺杆及其研究进展  17-21
    1.3.1 分离螺杆的结构及原理  17-18
    1.3.2 分离螺杆的种类及性能  18-19
    1.3.3 分离螺杆研究进展  19-21
  1.4 熔融理论及其研究进展  21-22
  1.5 本课题的主要研究任务  22-24
第2章分离螺杆熔融模型的建立及Polyflow模拟  24-37
  2.1 分离螺杆固相螺槽宽度沿螺槽方向的变化  24-27
    2.1.1 分界面单位面积上的能量平衡方程  24-25
    2.1.2 熔膜厚度δ和熔融速率ω  25-26
    2.1.3 固相螺槽宽度分布函数  26-27
  2.2 分离螺杆中混合物料熔融模型  27-33
    2.2.1 物理模型  27-28
    2.2.2 数学模型  28-33
      2.2.2.1 固体床A  28-29
      2.2.2.2 液相螺槽B  29-31
      2.2.2.3 上熔膜D  31-32
      2.2.2.4 侧熔膜C和下熔膜E  32-33
  2.3 理论分离效率的计算  33-34
  2.4 Polyflow模拟  34-36
    2.4.1 螺杆的物理模型及网格划分  34-35
    2.4.2 关于流场的几点假设  35
    2.4.3 模拟的物性参数  35
    2.4.4 模拟的边界条件  35
    2.4.5 模拟结果  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第3章实验装置的设计及原理  37-49
  3.1 实验装置的结构及其工作原理  37-38
  3.2 实验设备主要设计参数的选取  38-48
    3.2.1 主螺杆设计参数的选取及强度计算  38-42
      3.2.1.1 螺杆直径D_S  38
      3.2.1.2 长径比L/(D_S)的确定及螺杆的分段  38-39
      3.2.1.3 加料段螺槽深度h_1和分离段螺槽深度h_2  39
      3.2.1.4 主螺纹螺棱宽度e_1和副螺纹螺棱宽度e_2  39
      3.2.1.5 主螺纹螺距l_1和副螺纹螺距l_2  39-40
      3.2.1.6 副螺纹与机筒内壁间隙Δ  40
      3.2.1.7 螺棱断面形状  40
      3.2.1.8 阻尼圆环  40-41
      3.2.1.9 螺杆强度计算  41-42
    3.2.2 机筒主要设计参数的选取及强度计算  42-46
      3.2.2.1 机筒结构形式的选取  43
      3.2.2.2 机筒加料口形式的选取  43-45
      3.2.2.3 机筒强度计算  45-46
    3.2.3 内螺杆及机头设计  46-48
  3.3 本章小结  48-49
第4章螺杆性能实验及改进  49-69
  4.1 实验仪器及设备  49
  4.2 实验原料  49-50
  4.3 EVA/PP混合料的分离  50-51
  4.4 分离HDPE/PP混合料大致工作参数的确定  51-54
  4.5 正交试验方案的确定  54-55
  4.6 正交试验结果及分析  55-60
  4.7 使用螺杆顶出法观察其中的熔融情况  60-61
  4.8 螺杆结构的改进  61-68
    4.8.1 螺杆改进  61-63
    4.8.2 螺杆改进后性能实验及其结果分析  63-66
    4.8.3 螺杆顶出观察其熔融情况  66-68
  4.9 本章小结  68-69
第5章结论与展望  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士期间发表的论文和申请的专利  75-76
致谢  76

一种利用改进型分离螺杆分离回收HDPE/PP的新方法

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