串联式磨盘挤出机提高聚合物复合材料混炼质量的研究

文中阐述了一种新型连续混炼设备——串联式磨盘挤出机的混炼机理 ,采用串联式磨盘挤出机和同向平行双螺杆挤出机对聚苯乙烯/四氧化三铁/丙烯酸、高密度聚乙烯/纳米氢氧化镁进行挤出混炼效果研究 ,通过显微照片和图像分析对共混物微观混炼效果进行数学统计分析 ,发现串联式磨盘挤出机混炼性能明显优于同向平行双螺杆挤出机 ,而且改变其磨盘间隙及螺杆转速可以达到不同的混炼效果。     

单螺杆挤出机停留时间分布函数的简易测示方法

挤出机是最常见的连续混炼机,在挤出过程中,同时加入挤出机的物料通常在不同时时间离开挤出机,即物料在挤出机中的停留时间是不同的。为描述这一过程,引入了停留时间分布函数RTD(Residence Time Distribution Function)。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

组合式双螺杆挤出机中三维等温流动的数值研究

采用有限元软件POLYFLOW,对聚合物熔体在ZSK60组合式啮合同向双螺杆挤出机3种不同构型的组合螺杆中的三维等温流动进行了数值模拟. 分析并比较了组合螺杆的熔体输送特性、速度场和剪切速率场分布规律. 根据拟稳态假设以及双螺杆转动过程的周期性,计算了双螺杆转动180°的流场,在此基础上,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中物料的流动形态和动态混合过程进行了可视化模拟. 模拟结果与前人的实验研究结论一致. 采用数值模拟可以对聚合物熔体在组合螺杆中的复杂流动形态作更为深入的剖析.     

聚氨酯反应挤出过程的数值模拟

采用三维有限元数值模拟结合标量混合分析方法,研究了反应物进料状态、转速及进料单体物质的量之比对聚氨酯在双螺杆挤出机中反应挤出过程的影响。反应进程不仅受停留时间控制,还与组分的均化程度有关。受组分浓度分布的影响,相比于预混进料,采用非预混进料方式导致反应程度较低;提高螺杆转速虽可加速均化过程,但却导致物料在挤出机中的停留时间缩短,因此需结合反应混合特性选取最优转速。通过数值模拟发现,采用90r/min转速能达到较高反应程度。另外,模拟计算了不同预聚程度进料对反应挤出过程的影响。结果表明,采用二次投料法可阶段性控制聚合反应程度,提高反应挤出过程的稳定性,同时也便于为不同反应阶段的黏度范围匹配对应的反应器。     

螺棱断面形状对单螺杆挤出机熔融输送段的影响

采用数值分析方法分析了单螺杆挤出机螺杆的螺棱断面形状对PVC木塑材料熔融输送段熔融过程的影响.采用流变实验,获得PVC木塑材料的黏度数据,由幂律模型与近似阿雷尼克斯模型共同给出黏度模型,并运用Polyflow中Polymat模块对实验数据进行拟合,获得数值分析研究所需物料流变参数;应用PRO/E建立三维实体模型,采用Gambit进行网格划分,运用Polyflow的网格重叠技术并生成叠加网格文件,确定物料参数和边界条件后建立了数值分析模型,求解得到不同螺棱断面形状对PVC木塑单螺杆挤出机熔融输送段各流场的影响.      

单螺杆挤出机中停留时间分布的数值模拟

将单螺杆挤出机简化为三维方腔,利用粒子轨迹跟踪技术和有限元法研究了螺杆转速和物料弹性对挤出机内停留时间分布的影响;同时,利用“完整模型”拟合了实验数据,分别定量表征了流道中活塞流、全混流和死区所占的体积分数。结果表明,聚合物在螺槽中的运动以活塞流为主,并存在全混流和死区,全混流与死区之间存在混合;物料的流变性质和操作条...     

啮合双螺杆挤出机的输送与混合特点

论述了啮合型双螺杆挤出机的输送特点;机头压力降与挤出段熔体充满长度之间的关系;分析了双螺杆挤出机螺杆异向旋转和螺杆同向旋转各自的混合性能。及双螺杆挤出机的发展趋向。     

丁苯多嵌段共聚物反应挤出过程研究

在SHL-Φ35型紧密啮合同向旋转双螺杆挤出反应器中,以丁基锂为引发剂,丁二烯和苯乙烯混合进料,合成了丁苯多嵌段共聚物。采用静态实验法对物料在两组螺杆结构中的填充度分布和螺杆径向粘均分子量分布进行计算,同时对螺杆几何结构与材料性能的关系以及单体在挤出反应器中的聚合过程进行了考察,提出了以丁基锂为引发剂、反应挤出合成丁苯多嵌段共聚物两段聚合过程机理。     

同向双螺杆间隙对含能材料加工过程的影响研究

为研究螺杆间隙对流道中药浆的安全性能和混合效果的影响，在螺杆构型相同的情况下，设置1.2、1.6 mm和2.0 mm 3种不同的螺杆间隙，建立非等温流场模拟模型，用模拟计算得到的压力、温度和剪切应力来评价流道中药浆的安全性能，用加权平均剪切应力和累积停留时间分布来评价螺杆的分散混合和分布混合能力。结果表明：随着螺杆间隙的增大，流道中药浆的安全性提高，混合效果变差。     

自吸式涡轮搅拌桨的性能研究

系统地测定了自吸式双圆盘六叶涡轮桨应用于气-液-固三相浆态搅拌反应器的性能。研究了吸入气体的临界转速、表征搅拌桨对气体抽吸能力的吸气压力、气体自吸的吸入流量、搅拌功率、气含率、气液分散性能和气液传质规律,以及固体催化剂颗粒的悬浮问题。采用磁钢密封结合自吸式涡轮搅拌桨的三相浆态搅拌反应器,比较适宜于精细化学品合成的工艺研究及本征动力学测定,并对中小规模三相浆态反应工艺的连续化生产提供了可行性研究。     

苯乙烯聚合反应挤出过程中停留时间及其分布

研究了苯乙烯单体在双螺杆挤出机中聚合反应的停留时间及其分布，结果表明，聚合过程中单体及其聚合物在双螺杆中的停留时间分布于1min-4min范围内，平均停留时间在较大程度上受螺杆的转速，进料速度，聚合物平均分子量等因素的影响，聚合反应主要发生在螺杆的600mm处，约于850mm处聚合反应完成，根据因次分析得到了平均停留时间的模型，实验表明该模型与实测结果吻合。     

阿基米德螺线式混炼盘混炼效果的数值计算

根据基本假设,建立了阿基米德螺线式混炼盘中熔体流动数学模型和混炼过程的计算模型,并进行了数值计算,分析了混炼盘的螺槽深度、螺槽宽度以及转速对螺槽中熔体的停留时间、剪切速率和剪切应力的影响。     

Numerical investigation of the effect of transitory strand opening on mixing in a multistrand tundish

In a multistrand, the outlet near the inlet produces short circuiting flow. This leads to the formation of dead zones inside the tundish, and consequently, the mean residence time decreases. In the present study, numerical investigation of mixing inside a delta shaped tundish with sloping boundaries was carried out by solving the Navier-Stokes equation and employing the standard turbulence model. To decrease the dead zone volume inside the tundish, the effect of closing the outlet near the inlet for a small amount of time and further opening it on the mixing behavior of the tundish was studied. The outlets near the inlet were closed for varying amount of time, and the transient analysis of fluid flow and the tracer dispersion study were carried out to find the mixing parameters of the tundish, namely, mean residence time and the ratio of mixed to dead volume of the tundish. An optimum closure time of the near outlet has been found, which yields best mixing inside the tundish. The numerical code was validated against the experimental observation by performing the tracer dispersion study inside a multistrand tundish and the reasonably good match between the experimental and numerical results in terms of residence time distribution (RTD) curves. The results obtained from the present study confirm the strong role of choosing the right time for opening and closing the outlets to get improved characteristics for the fluid flow and mixing behavior of the tundish. The educational version of computational fluid dynamics (CFD) software PHOENICS was used to solve the governing equations and interpret the results in different forms.     

物料粘度对多级搅拌釜混合特性的影响

在直径为 0.476m的间歇操作的搅拌釜中，用隔盘、环板将搅拌釜隔为两级，利用酸碱中和法测定水及甘油 (粘度分别为 0.072、0.111、0.522Pa·s)体系的混匀时间，并比较了粘度不同的物系对搅拌釜内级间轴向返混特性。结果表明：相同搅拌转速下，物料粘度增加，搅拌釜内级间返混减小；但搅拌雷诺数相同时，物料粘度变化对多级连续搅拌釜内级间的返混程度没有影响。此规律对多级搅拌釜的工业设计具有重要的指导意义。     

Modeling study on the flow patterns of gas-liquid flow for fast decarburization during the RH process

A water model and a high-speed video camera were utilized in the 300-t RH equipment to study the effect of steel flow patterns in a vacuum chamber on fast decarburization and a superior flow-pattern map was obtained during the practical RH process. There are three flow patterns with different bubbling characteristics and steel surface states in the vacuum chamber:boiling pattern (BP), transition pattern (TP), and wave pattern (WP). The effect of the liquid-steel level and the residence time of the steel in the chamber on flow patterns and decarburization reaction were investigated, respectively. The liquid-steel level significantly affected the flow-pattern transition from BP to WP, and the residence time and reaction area were crucial to evaluate the whole decarburization process rather than the circulation flow rate and mixing time. A superior flow-pattern map during the practical RH process showed that the steel flow pattern changed from BP to TP quickly, and then remained as TP until the end of decarburization.     

基于相转化法的成膜条件对聚砜膜结构的影响

采用相转化法制备聚砜超滤膜,分别以甲醛溶液、乙醇溶液、DMAC溶液、蒸馏水以及自来水作为凝固浴,含量均为5%.并在其他因素不变的条件下,控制聚砜膜空气中停留时间,并对聚砜超滤膜的断面结构以及表面结构进行了测试及表征.结果表明,使用水作为凝固浴组成时膜的选择性最好,断面结构分布均匀;空气中停留时间为15秒时选择性较好,指状孔结构分布均匀.