Haake密炼机三维流场的非等温数值模拟研究

本文利用流体力学计算软件FLUENT对69cm3哈克密炼机内的聚合物熔体进行了三维非等温非稳态数值模拟,得到了三维流场的瞬时温度分布,并对熔体与密炼室之间的热量传递过程进行了分析。当粘性耗散生热量等于向外传热量时,达到热平衡状态,熔体平均温度不再变化。由于聚合物熔体具有较高的粘性生热,仅靠自然对流不足以使密炼室壁保持初始的设定温度,壁温会有所增加。流场的混合指数分布说明混合流场中剪切流动占主导地位,还包括一小部分拉伸流动和收敛流动。     

密炼室三维温度场分析

本文利用有限元法对密炼机混炼过程中密炼室的三维温度场分布进行了分析。重点分析了密炼室的三维温度场及其热量传递的分布情况,以及强制冷却对炼胶温度的影响,同时通过实验验证了密炼室温度场有限元模拟的正确性。     

密炼机混炼橡胶的三维流场瞬态模拟

采用密炼室真实几何形状,假设胶料全部充满,建立密炼机内非等温、非牛顿橡胶流体的三维有限元模型,数值模拟分析胶料的压力、速度、温度和剪切速率等流场参数分布。分析结果表明,转子棱顶间隙处存在着一个很大的压力梯度,楔入区胶料流向密炼室轴向中间位置,而背压区和棱顶处胶料流向相反,除了密炼室内壁附近胶料温度较高外,两个转子之间区域的胶料温度也较高。     

同向旋转双螺杆挤出机计量段中聚合物挤出的模拟

建立了非牛顿粘性聚合物熔体在同向旋转双螺杆挤出机计量段中的三维 非等温流动模型,利用网络叠合技术分析挤出机计量段内速度、温度、压力、粘度、粘性耗散热的分布以及螺杆转速、轴向压差对挤出量的影响。     

聚合物固体粒子在熔体中的流动和传热数值分析

对螺杆挤出机螺槽建立了准三维的流动和传热模型,模拟了聚合物固体粒子在熔体中的流动、受热、温升和熔融行为;采用横纵向截面研究了聚合物固体粒子的速度和温度随时间的变化情况;通过计算得出了固体粒子熔融所需要的时间以及流场总能量增量中外部传热和内部黏性耗散生热所占的百分比。结果表明,机筒传热和黏性耗散对系统能量增加的贡献为3.68∶1。     

密炼工艺对木质素基酚醛树脂纤维性能的影响

木质素具有的酚羟基可以替代苯酚合成木质素热塑性酚醛树脂。使用木质素酚醛树脂为原料制备酚醛树脂纤维,研究了密炼时间、密炼温度、密炼转速对纤维力学性能影响。树脂的密炼时间过长、密炼温度过高、密炼转速过快均会导致树脂搅拌器相互摩擦大量生热,过高的热量使得树脂热解。从而树脂黏度降低,分子量下降,从而影响原丝力学性能。密炼时间15 min、密炼转速45 rad/min、密炼温度135℃为树脂最佳密炼工艺。     

橡胶密炼机混炼过程中的节能

本文就橡胶密炼机混炼过程中,胶料在密炼室中的分散与混合的作用,分别阐述了节能的途径。提高混合效率方面提出了适当增加短棱的长度;适当增加长棱的螺旋角;改善转子表面的粗糙度;在转子外表面增设分流元件;改变转子的剖面形状;改变密炼室内壁结构。提高分散效率方面提出了提高上顶栓的压力;增大填充系数;控制密炼室壁与转子的温度;改变加料温度;改变加料顺序;转子外表面增设分流元件;密炼室内壁设置分流元件等。     

4WS型转子密炼机气液两相流场分析

采用瞬态计算方法与滑移网格技术,对4WS型密炼机流场全填充条件与气液两相条件进行对比分析。结果表明,全填充条件下,流场的最大速度以及最大剪切速率均位于转子棱顶位置,压力最大正压位于转子推进区,最大负压出现在背压区,转子棱顶掠过部位具有较高的混合指数,背压区混合指数最低;气液两相条件下,胶料流出两侧密炼室时几乎没有扩散流动,速度与剪切速率最大位置不仅位于转子棱顶,还存在于两侧密炼室内胶料相与空气相交界面处,左右密炼室胶料群内具有较高的混合指数,且没有明显分布规律。     

不同结构单螺杆屏障混炼元件混合特性研究

运用有限元分析软件Polyflow对不同结构和不同螺杆转速下的修正Maddock混炼元件流场进行三维非等温数值模拟,得到了流场的压力、速度、温度和剪切速率的分布;利用粒子示踪法(PTA)对不同结构和不同螺杆转速的修正Maddock混炼元件流场内聚合物熔体所经历的混合过程进行模拟,并对结果进行了统计学分析;通过比较平均解聚功等参数对不同结构和不同螺杆转速下修正Maddock混炼元件的分散混合效果进行分析研究,并借助实验进行验证。结果表明,等腰反向型修正Maddock混炼元件对聚合物熔体的剪切作用和分散混合性能最好;适当提高螺杆转速可以有效地促进物料的分散混合。     

双转子连续混炼机转子混炼段流场的数值研究

采用有限元分析软件POLYFLOW对非牛顿聚合物熔体在ECM30双转子连续混炼机转子混炼段的三维等温流动进行了数值模拟，得到了转子混炼段流场的压力、各速度分量、剪切速率的分布。通过对这些流场参数分布的分析。发现在该类混炼机的轴向存在着一定的反向流动。使得该设备具有较强的轴向分布混合特性；另一方面，转子螺棱顶部与机筒内壁的问隙处存在较大的剪切速率，保证了对物料进行有效的分散。     

剪切啮合型转子混炼区域流场分析

建立剪切啮合型转子混炼区域模型,假设胶料为幂律流体、流体稳定为层流、忽略惯性力和重力、流体不可压缩、流场壁面无滑移、流场流体全充满、流场等温,并采用转子旋转、密炼室壁静止的实际速度边界和压力零点设置,对剪切啮合型转子的混炼区域流场进行有限元分析.结果表明,转子流场具有大片高压区和低压区,能很好地分散混合与分布混合短纤维/橡胶复合材料.     

密炼机二棱同步转子的三维温度场分析

建立密炼机二棱同步转子的物理和数学模型,并对其工作时的三维温度场进行有限元分析.结果表明,二棱同步转子在炼胶过程中,转子凸棱和密炼室壁间产生的热量最多,转子冷却和散热效果对排胶温度影响很大,转子强制冷却的效果非常明显.     

微层共挤出过程层叠单元流道三维流场分析

采用Cross-WLF本构方程,建立了层叠单元流道短纤维填充聚合物注塑成型充填阶段三维黏弹数值模型,运用有限元法,对聚合物熔体在层叠单元流道中注塑流动过程进行数值模拟。研究了层叠单元流道中聚合物熔体的流动过程、剪切场分布以及微层剪切流场对短纤维填料的取向作用。结果表明:分流道结构的微小差异会引起聚合物熔体流动波前的不一致,但最终趋于平稳流动状态;聚合物熔体进入扭转、展宽、变薄的区域时,由于流道结构和尺寸突变,剪切速率急剧增大,影响了流动的稳定性;层叠单元流道的结构设计有利于聚合物熔体中短纤维的取向。     

基于POLYFLOW双转子连续混炼机混炼形态模拟

通过运用有限元分析软件POLYFLOW对双转子连续混炼机的混炼形态进行三维等温模拟分析,并对比分析混炼段流场的流体速度、剪切速率和混合指数对混合效果的影响。结果表明,流场z向速度参数在转子螺棱交汇区出现负值,即存在有返混作用的回流流动;并且在螺棱顶部和料筒壁之间流体速度和剪切速率均达到最大值,在熔体流动区域混合指数大部分区域大于0.5。     

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅰ）瞬态流场分析

采用聚合物流动分析软件POLYFLOW,数值模拟了聚合物熔体在组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60的组合螺杆中的三维等温流动。在计算所得速度场和压力场的基础上,全面分析并讨论了由不同厚度和不同错列角的捏合块元件组成的组合螺杆的流场分布规律;研究了组合螺杆的输送性能和挤出稳定性;并分别采用平均剪切速率、平均特征剪切应力以及平均拉伸流动指数等瞬态混合指数表征了组合螺杆的瞬态混合特性。此外还考察了两种不同流变性质的聚合物熔体在组合螺杆中的瞬态流场分布规律。所得结论可为双螺杆挤出的数值模拟研究提供一定的方法指导,并为其工程实践提供一定的理论指导。     

ABS熔体在微尺度通道中粘性耗散效应的研究

针对微尺度通道中粘性耗散效应对非牛顿聚合物熔体流动特性的影响,采用毛细管流变仪、高精度温度传感器和微尺度口模等组成的粘性耗散测量装置,对非结晶型ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene,ABS)聚合物材料,在不同入口温度和剪切速率下,流经直径分别为350μm和500μm,长径比不同的微通道时的粘性耗散效应,进行了实验测量和数值模拟。结果表明,微通道入口熔体温度一定时,粘性耗散效应引起的出口熔体温升,均随剪切速率的增大而近似线性增加;而剪切速率一定时,微通道的出口熔体温升则随其长径比的增大和入口熔体温度的降低而明显升高。     

收敛流道内聚合物熔体流动的有限元模拟

利用Polyflow软件包,对收敛流道内聚合物熔体的三维流动进行了模拟,得出了压力、速度、剪切速率和延伸应变速率的分布.在此基础上,对熔体在收敛流道内的流动规律及特点进行了分析.这为流场参数的控制和机头结构的优化设计和改进提供了理论依据.     

双螺杆挤出机中非牛顿粘性流场数值计算方法的分析与选择(一)

本文分析了双螺杆挤出机内聚合物熔体的流动特性,给出了描述其中非牛顿粘性流场的通用微分方程。对其中的非线性项,提出了有效的处理方法。对传统的压力—速度有限无法在解这类流场时的应用进行了分析,指出了该方法的优缺点,为进一步改进数值计算方法打下了基础。     

纤维增强聚合物熔体的非等温流动数值模拟

建立了基于聚合物Carreau 4参数模型和纤维取向模型相耦合的数学模型,采用有限体积法和有限差分法相结合的方法对模型控制方程组进行了数值离散。通过对4∶1平板收缩腔内的纤维悬浮非等温聚合物流动的数值模拟,得到了流场的温度和黏度分布规律,并分析了不同温度对纤维取向和流场应力的影响。结果表明:较低的温度不仅有助于纤维的旋转取向,还有助于熔体黏弹性能的提高。该数学模型能够用于纤维增强聚合物复合材料加工过程的性能分析。     

橡胶机械的维护与检修技术讲座第2讲密闭式炼胶机(下)

3 设备检修3.1 检修周期密炼机的检修周期(按三班运行计)：小修6个月，中修2年，大修8年(滚动轴承)和4年(滑动轴承)。检修周期可根据状态监测及故障诊断结果作适当调整。3.2 检修方法和质量标准密炼机大修的重点是密炼装置，其次是压料、加料和卸料装置。首先修复或更换零件，组装部件按质量标准进行。3.2.1 密炼装置密炼装置的结构是多种多样的，老式密炼机密炼室的正面壁与侧面壁用销钉式螺栓连接，转子轴承为滑动轴承。新式密炼机密炼室的正面壁与侧面壁则用斜键连接，取消螺栓连接。密炼机密炼室转子定位、支承的典型结构见图3所示。3.2…