沟槽机筒单螺杆挤出机耦合双槽熔融理论研究

利用自制的液压剖分式沟槽机筒单螺杆挤出机实验平台,研究了沟槽机筒单螺杆挤出机的熔融长度和螺杆转速的关系,实验验证了单螺杆挤出机固体输送段和熔融段机筒均开设沟槽的耦合双槽熔融理论。结果表明,与传统光滑机筒单螺杆挤出机和IKV单螺杆挤出机相比,在熔融段机筒开设沟槽的单螺杆挤出机的熔融长度较短且熔融过程比较稳定,熔融效率得到较大提高。     

往复式单螺杆销钉挤出机停留时间分布研究

使用Polyflow软件对往复式单螺杆销钉挤出机(Buss机)三类典型螺纹元件的停留时间分布(RTD)进行了三维动态模拟,分析了工艺条件和物料特性对RTD的影响。根据Buss机的螺杆组合构型,应用卷积技术求得了物料沿整根螺杆的RTD曲线,探讨了物料在Buss机内的RTD规律与工艺条件变化的相关性。     

单螺杆挤出机中聚合物熔体停留时间分布预测

基于有限差分数值模拟技术 ,提出了预测聚合物熔体在单螺杆挤出机内停留时间分布半解析模拟方法 ,得到了不同操作参数下的停留时间及其函数的分布曲线。结果表明 ,无因次挤出流量越小 ,聚合物熔体在单螺杆挤出机内的停留时间就越长 ,而且分布越宽。所提出的方法能够反映耦合流场及压力反流对停留时间分布的影响 ,能更真实地反映聚合物熔体在单螺杆挤出机内的停留时间分布     

瞬态熔融理论在单螺杆挤出机中研究进展

总结了瞬态熔融理论的发展历程,并对比了其与螺杆挤出行业中的强制熔体移走的熔融理论。总结了瞬态熔融理论应用于单螺杆挤出机的相关熔融理论的研究,指出将瞬态熔融理论与沟槽机筒和分离型螺杆结合,理论上可提高单螺杆挤出机熔融能力的提升,从而匹配沟槽机筒单螺杆挤出机的高固体输送效率,提升单螺杆挤出机的产量和制品质量。     

双螺杆挤出机中局部停留时间分布研究

双螺杆挤出机中停留时间分布(RTD)是量化聚合物流动和螺杆混合性能的一个重要参数.在线测量是获得RTD的重要手段,但以往实验设备多是单探头且只能在机头处测量全局RTD.本实验室开发了双探头在线荧光测试装置,可以安装在挤出机任何部位获得部分和全局RTD,且在高温高压下得到不失真信号.基于该测量装置研究了螺杆转速和喂料量对部分和全局停留时间分布的影响,结果表明增加螺杆转速和喂料量均使停留时间分布曲线向短时间方向移动,喂料量对曲线形状影响显著.同时对部分停留时间分布利用去卷积方法得到局部停留时间分布,它可以直接比较不同元件混合性能,为模型化双螺杆选择合适参数提供帮助.对停留时间分布的时间域进行转变,得到了相关于螺杆转数的停留转数分布(RRD)和相关于挤出物体积的停留体积分布(RVD),相同流量转速比(Q/N)条件下RRD和RVD形状趋于一致.     

螺旋沟槽单螺杆挤出机双螺棱推动理论模型的研究

通过在单螺杆挤出机固体输送段机筒内壁开设螺旋沟槽,建立了将机筒与螺杆视为一个对物料协同作用的整体的新型物理模型——弧板模型;同时将嵌入机筒沟槽与螺杆螺槽中的物料视为固体塞,提出了新型"双螺棱推动理论",弥补了单螺杆挤出机不能实现正位移输送的传统理论缺陷;最后,通过理论分析确定了螺旋沟槽挤出机由摩擦拖曳输送向正位移输送转换的边界条件方程及正位移输送下沟槽结构参数的设计准则。     

单螺杆挤出机中非牛顿流体层流混合停留时间表征

基于有限差分数值模拟技术,提出了计算非牛顿流体在单螺杆挤出机内停留时间分布的半解析方法,得到了不同操作参数下的停留时间分布,该分布可用来表征聚合物熔体在加工过程中的混合情况.结果表明：半解析方法能够反映由流体的非牛顿性所导致的耦合流场及压力反流对混合的影响,能更真实地反映聚合物熔体在单螺杆挤出机内的混合程度.     

单螺杆挤出机混炼效果研究

作者研究了具有混炼头的不同形式的单螺杆挤出机的混炼效果。结论对单螺杆挤出机的设计和应用具有指导意义。     

锥形单螺杆挤出机产量模型分析

锥形螺杆挤出机容易加料,轴向具有压缩效应,可加工粉体或热敏性材料。参考普通单螺杆挤出机经典理论,建立了考虑锥度影响的固体和熔体产量模型及压缩段的熔融模型。分析模型发现,比普通平直螺杆挤出机,固体输送率和熔体输送率有所增加;熔融段长度减小;挤出段产量有波动。     

锥形单螺杆挤出机建压能力模型分析

基于固体塞力平衡分析,建立了螺棱圆柱而螺槽渐浅及双锥螺杆的固体输送段压力、固体推进角和功率模型。定量计算或作图分析结果表明,螺槽渐浅锥形螺杆比槽深不变柱螺杆的建压能力要强;建压能力随着锥角的增大而增强,在不同轴向位置锥角对建压能力的影响不同;锥形螺杆固体塞前进角比普通平直螺杆的大,生产率高,固体输送段比功率也会降低。     

单螺杆挤出机分散混炼的改进

对单螺杆挤出机分散混炼机理进行了分析，并讨论了目前应用的分散混炼元件，解释了其缺乏有效混炼的原因，探讨了改善单螺杆挤出机分散性能的方法。     

啮合同向双螺杆挤出过程中停留时间的模拟研究

修正了啮合同向双螺杆挤出机中的聚苯乙烯停留时间分布的一维模拟模型。对于输送单元通过C形腔内流体的本构方程推导速度分布，进而得到停留时间分布；引入Carreau—Yasuda模型来描述熔体黏度。在捏合块单元引入轴向分散模型描述该单元的停留时间分布。通过局部停留时间分布模型的修正改进了对双螺杆挤出机全局停留时间分布的预测。模拟研究了螺杆转速及喂料速率对停留时间分布的影响。模拟结果的峰形、最小停留时间、平均停留时间与实验测量相符合。     

齿形盘元件的局部停留时间分布

采用自制荧光检测装置在线测量含齿形盘元件（TME）的双螺杆挤出机的部分停留时间分布（PRTD），利用去卷积方法计算TME的局部停留时间分布（LRTD），并将PRTD转换成停留体积分布（RVD）和停留转数分布（RRD）。研究表明，直齿的LRTD曲线形状比斜齿更宽，其混合能力更强；喂料速率（Q）和螺杆转速（N）的提高均使LRTD曲线向短时间方向移动。等流量转速比（Q／N）的RRD和RVD曲线重合；提高Q／N，使RRD向低转数的方向移动，而RVD向高体积方向移动。对于特定螺杆构型，不同螺杆转速和喂料速率下的RVD曲线仅是体积坐标方向的平移，RVD曲线形状主要取决于螺杆构型。     

啮合同向双螺杆挤出机普通螺纹元件中物料停留时间计算

采用有限元方法对啮合同向双螺杆挤出机的普通螺纹元件流动进行了三维等温非牛顿模拟计算，根据流场计算所得到的速度场通过编程计算得到了物料在螺纹元件中的三维流动路径，利用物料的三维流动路径计算结果分析了普通螺纹元件中物料的停留时间分布和平均停留时间随螺杆转速和挤出机产量的变化规律。     

单螺杆挤出机压力-转速闭环控制系统传递函数研究

通过机理分析法求取了单螺杆挤出机的传递函数——机头压力与螺杆转速之间的动态关系，并通过系统辨识法对其结果进行了验证。结果表明单螺杆挤出机的传递函数是一个比例环节。利用此结果和闭环系统中其他环节的传递函数，给出了挤出机压力-转速闭环控制系统的数学模型。     

螺杆冷却时的单螺杆挤出熔融理论研究

利用可视化挤出实验对螺杆冷却情况下的单螺杆挤出熔融机理进行了研究。实验表明，挤出过程中固体床始终保持连续而不会出现固体床破碎现象，螺槽表面会出现聚合物的亚稳态相转变行为。通过建立螺杆冷却时熔融理论的数学模型，用数值方法获得了熔融段聚合物流场的数值解，结果表明，理论预测的固体床宽度和机筒压力与实验结果基本吻合。