学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

双转子连续混炼机混炼段相似放大设计研究

作　者: 龚树云
导　师: 马玉录；谢林生
学　校: 华东理工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 放大设计双转子连续混炼机混炼段数值模拟动态可视化
分类号: TQ330.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 77次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

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。

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  12-14
    1.1.1 选题背景  12-13
    1.1.2 课题意义  13-14
  1.2 混炼设备放大设计理论研究进展  14-17
    1.2.1 单螺杆、双螺杆挤出机放大设计理论研究进展  14-16
    1.2.2 单螺杆、双螺杆挤出机放大设计理论比较  16-17
  1.3 放大设计效果表征参数--混合特性表征参数  17-22
    1.3.1 模拟研究方面  17-20
    1.3.2 实验研究方面  20-22
    1.3.3 小结  22
  1.4 本课题的主要研究任务  22-24
第2章双转子连续混炼机混炼段混炼过程动态可视化实验  24-34
  2.1 实验仪器与设备  24
  2.2 实验原料  24
  2.3 实验方案  24-28
  2.4 结果与讨论  28-33
    2.4.1 机筒内熔体流动观察  28-30
    2.4.2 转子转速、喂料速率和卸料门开启度对混炼过程的影响  30-33
  2.5 本章小结  33-34
第3章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  34-38
  3.1 能量等效相似放大设计流程  34
  3.2 针对双转子连续混炼机混炼段相似放大设计的能量等效准则  34-36
  3.3 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  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章双转子连续混炼机混炼段相似放大设计模型的验证  38-61
  4.1 双转子连续混炼机混炼段相似放大设计模型的模拟验证  38-56
    4.1.1 四种混炼段与卸料段模型的建立  38-40
    4.1.2 模拟参数及边界条件设置  40-43
    4.1.3 小型双转子连续混炼机实验平台中混炼段与卸料段内的流场特性  43-46
    4.1.4 相似放大设计过程混炼段与卸料段中流场特性变化  46-49
    4.1.5 相似放大设计过程混炼段与卸料段中混合效果变化  49-55
    4.1.6 相似放大设计过程转子轴向力和扭矩的变化  55-56
  4.2 双转子连续混炼机混炼段相似放大设计模型的实验验证  56-59
    4.2.1 实验仪器与设备  56
    4.2.2 实验原料  56
    4.2.3 实验方案  56-57
    4.2.4 实验结果与讨论  57-59
  4.3 本章小结  59-61
第5章结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-68
攻读硕士期间发表的论文和申请的专利  68-69
致谢  69

双转子连续混炼机混炼段相似放大设计研究

内容摘要

全文目录

相似论文