周新慧[1]2007年在《啮合同向双螺杆构型对共混体系混合效果影响的研究》文中研究指明在啮合同向双螺杆挤出机对高聚物共混改性的加工过程中，螺杆构型是影响混合效果的一个重要因素。本文采用专业CFD(Computational Fluid Dynamics)软件POLYFLOW，对啮合同向双螺杆挤出过程中，导程为20mm的常规螺纹元件、错列角为60°的捏合盘元件、错列角为90°的捏合盘元件、错列角为120°的捏合盘元件、S型元件、齿形盘元件、六棱柱元件及非啮合多过程元件下的叁维等温非牛顿流场进行了模拟计算，通过计算得到了各流场下的剪切应力场、停留时间分布及回流量，由此分析比较了各种螺杆元件的混合性能，结果表明：错列角为120°的捏合盘元件剪切作用最大，分散混合能力最强，而另外两种捏合盘元件和小导程常规螺纹元件也具有较好的分散混合能力。对于分布混合能力，由于物料在流经错列角为120°的捏合盘元件时回流量最大，在流经六棱柱元件时停留时间分布曲线拐点间的距离最大，因此这两种元件的分布混合能力很强。其它新型元件也具有较好的分布混合能力。对于模拟结果的正确性，本文通过实验进行了验证，同时对不同螺杆构型对两相不相容体系共混物混合效果的影响进行了深入研究。实验所研究的螺杆元件除模拟中用到的之外，还增加了错列角为30°、150°的捏合盘元件以及斜齿齿形盘元件。将所研究的这些螺杆元件分别置于双螺杆挤出机中的熔融段和熔体输送段，对实验结果进行了分析比较，结果表明：捏合盘元件具有较强的分散混合能力，更适于放置在双螺杆挤出机中的熔融段。S型元件具有较好的分布混合能力，同时由于其结构特点所引起的拉伸流动，增强了其分散混合能力，亦适于放置在熔融段。六棱柱元件、齿形盘元件、非啮合多过程元件具有较强的分布混合能力，置于熔体输送段将有利于得到分布均匀的制品。
陈士宏[2]2003年在《啮合同向双螺杆挤出过程非啮合多过程元件的理论及实验研究》文中提出非啮合多过程元件(Non-Intermeshing Multi-Process Element)及其螺杆组合的出现是为了能在一台装有熔体齿轮泵的啮合同向双螺杆挤出机上一次完成无机填料与聚合物的混合、挤出和成型。为了深入了解这种螺杆元件及其组合的性能,本文首先应用啮合同向双螺杆几何学设计研制出 NI-MPE 元件及下游的浅开槽啮合反向螺纹元件,并用 ANSYS 有限元软件对全充满状态下的包括 NI-MPE 元件螺杆组合和包括非啮合常规螺纹元件螺杆组合的熔体输送段的流场进行了叁维等温非牛顿模拟,得出了两个组合流道的压力场、速度场和粘度场,通过后处理程序计算出两组合流道流场的流量、回流系数、剪切速率和剪切应力,并进行了比较。本文还分析了各主要参数对包括 NI-MPE 元件组合流道的输送特性和混合能力的影响。最后本文对包括 NI-MPE 元件螺杆组合的流场模拟计算结果进行了一系列的实验研究。实验结果表明用 ANSYS 有限元软件模拟双螺杆挤出机流场的方法可行,得到的结果可靠;应用包括 NI-MPE 元件的螺杆组合能一次完成聚合物的填充改性和挤出过程。
田军[3]2010年在《啮合同向双螺杆构型对聚丙烯降解影响的研究》文中进行了进一步梳理使用啮合同向双螺杆挤出机对聚丙烯进行造粒的过程中会产生降解,配方、工艺条件和螺杆构型是影响降解的主要因素。本文采用专业软件POLYFLOW,对错列角为30°、90°、150°的捏合块元件、SME元件、齿形盘元件(TME)及非啮合多过程元件(NI-MPE)等六种螺杆元件的叁维等温非牛顿流场进行了模拟计算,通过计算得到了各流场下的压力场、剪切应力场、加权平均剪切应力、回流量及停留时间分布(RTD),由此分析比较了各种螺杆元件的混合性能,结果表明：捏合块元件具有较强的分散混合能力,新型螺杆元件具有较好的分布混合能力。工艺条件对聚丙烯降解的实验研究结果表明：随着加料量的增加,熔体流动速率逐渐变小,降解减缓；随着主机螺杆转速的增加,降解加剧。随着加工次数的增多,物料降解加剧,拉伸强度和冲击强度减弱。螺杆构型对聚丙烯降解的实验研究结果表明：捏合块元件置于熔融段时,随着捏合盘错列角的增大,降解加剧,拉伸强度和冲击强度逐渐减弱；随着捏合盘厚度的增加,物料降解加剧,力学性能逐渐减弱。捏合块元件置于熔体输送段时,随着捏合盘错列角的增加,降解加剧,力学性能逐渐减弱；NI-MPE元件的中游部分为非啮合元件,对物料的剪切作用最小,降解较小；TME和SME元件比非啮合多过程元件对物料的剪切应力要大,降解比较大。通过理论分析与实验研究的对比可知,随着螺杆元件分散混合能力和分布混合能力的增强,挤出试样的降解程度增加。
高健[4]2012年在《同向双螺杆柔和剪切元件的混合性能研究》文中研究表明在加工热敏性或剪敏性聚合物物料时,需要控制物料的剪切应力,本文利用CFD软件Polyflow对五种柔和剪切螺杆构型的流场进行了模拟,得到了压力场、加权平均剪切应力、加权平均剪切速率等。分析结果表明：变间隙转子和六棱柱元件螺杆构型的加权平均剪切应力最小,错列角为1500捏合盘和非捏合盘螺杆构型最大,其他叁种柔和剪切螺杆构型按加权平均剪切应力从小到大的顺序排列依次为：S型元件和六棱柱元件螺杆构型、错列角为900捏合盘和非捏合盘螺杆构型、错列角为300捏合盘和非捏合盘螺杆构型;五种柔和剪切螺杆构型按加权平均剪切速率从小到大的顺序排列依次为：变间隙转子和六棱柱元件螺杆构型、S型元件和六棱柱元件螺杆构型、错列角为900捏合盘和非捏合盘螺杆构型、错列角为300捏合盘和非捏合盘螺杆构型、错列角为1500捏合盘和非捏合盘螺杆构型；错列角为30°捏合盘和非捏合盘螺杆构型的出入口压差最小,错列角为1500捏合盘和非捏合盘螺杆构型的出入口压差最大。五种柔和剪切螺杆构型的加权平均剪切应力均比常规螺纹元件小。故五种柔和剪切螺杆构型均适用于在需柔和剪切的加工过程中使用。本文通过实验对五种柔和剪切螺杆构型的混合性能进行了研究,实验结果表明：五种柔和剪切螺杆构型挤出试样的数均粒径均比常规螺纹元件要大,说明五种柔和剪切螺杆构型的剪切应力比常规螺纹元件要小。模拟结果与实验结果基本吻合。
操彬[5]2007年在《啮合同向双螺杆构型对接枝反应挤出过程影响的研究》文中提出双螺杆挤出机作为连续反应器被广泛地应用于反应挤出。本课题通过改变置换段的螺杆元件(包括常规螺纹元件、错列角分别为30°和150°的捏合块元件、S型元件、齿形盘元件、NI-MPE)，采用数值模拟分析和实验研究相结合的方法，对啮合同向双螺杆熔融接枝反应挤出过程进行了研究，以便为双螺杆反应挤出螺杆构型的优选提供一定的理论依据。本课题利用专业软件POLYFLOW对六种螺杆构型下的置换段进行了流场模拟计算，并对模拟结果进行了比较，分析了各种螺杆元件的混合性能；通过充满度实验、停留时间分布实验和不相容体系共混实验进一步研究了置换段螺杆元件的混合性能，同时验证了模拟结果的准确性；通过MAH熔融接枝LDPE的实验研究了螺杆构型对于反应挤出过程的影响。数值模拟结果表明：错列角为150°的捏合块元件(KB150/120)的分散混合能力和轴向分布混合能力均最高，新型螺杆元件(S型元件、齿形盘元件、NI-MPE)具有较高的轴向分布混合能力，常规螺纹元件(SE30/120)的分散和分布混合性能均最差。实验结果表明：啮合同向双螺杆挤出机用于MAH熔融接枝LDPE的反应挤出时，其螺杆构型对接枝反应挤出过程有着很大的影响，尤其是各种螺杆元件的混合性能(包括分布混合性能和分散混合性能)和充满度对接枝反应过程有着显着的影响，兼有高分布混合能力和分散混合能力及高充满度的螺杆元件所对应的螺杆构型能够提供较高的样品接枝率。其中错列角为150°的捏合块元件所对应的螺杆构型下得到的样品接枝率最大，新型螺杆元件能够有效地提高置换段样品接枝率。实验所得的各螺杆元件的混合性能与数值模拟结果一致，说明本文所用的数值模拟分析方法可以用于选择熔融接枝反应挤出所需的螺杆构型组合及新型螺杆元件的设计与分析。
黄凤春[6]2011年在《同向双螺杆强分散混合元件与拉伸元件设计及混合性能研究》文中提出在聚合物加工过程中,物料之间存在两种主要的混合形式,即,分布混合和分散混合。本文根据分散混合理论和同向双螺杆啮合原理,设计了两种强分散混合元件和两种拉伸元件。本文采用计算流体力学软件(POLYFLOW)对新型螺杆元件的流场进行了模拟分析。通过对强分散混合元件的模拟分析,得到了压力场、加权平均剪切应力以及累积最大拉伸速率分布；通过对拉伸元件的模拟分析,得到了压力场和累积最大拉伸速率分布。结果表明：对于强分散混合元件来说,六头锯齿型元件混合性能最好,类捏合盘元件则是随着错列角增加,错列角从30°到90°,其混合性能逐渐减弱,错列角从90°到150°,其混合性能逐渐增强；对于拉伸元件来说,四头非啮合拉伸元件拉伸效果最好,由五个锥体组合成的锥形拉伸元件具有更强的拉伸性能。本文通过实验对强分散混合元件与拉伸元件的混合性能进行了研究,实验结果表明：锯齿型元件的混合性能优于常规螺纹元件与捏合盘元件(错列角为150°的捏合块除外),类捏合盘元件叁种错列角螺杆构型的混合性能均优于捏合盘元件对应叁种错列角螺杆构型的混合性能。锯齿型元件与类捏合盘元件挤出试样分散相粒径的均一性比捏合盘元件与常规螺纹元件要好；非啮合拉伸元件和锥型拉伸元件均比S型元件的混合性能优异。模拟结果与实验结果基本吻合。
胥伟伟[7]2009年在《螺杆构型对聚丙烯（PP）/尼龙（PA6）共混体系影响的研究》文中研究说明影响PP/PA6共混体系性能的主要因素有配方、相容剂、操作条件、混合设备等,而混合设备中螺杆构型是影响共混体系性能的关键因素。本文采用专业CFD(Computational Fluid Dynamics)软件POLYFLOW,对啮合同向双螺杆挤出过程中,KB+S(捏合块元件+S型元件)和S+KB(S型元件+捏合块元件)两种螺杆构型下的叁维等温非牛顿流场进行了模拟计算,通过计算得到了各流场下的速度场、压力场、剪切应力场、回流量及停留时间分布,由此分析比较了两种螺杆构型的混合性能,结果表明:KB+S螺杆构型回流量较大,停留时间分布较宽,因此这种螺杆构型具有较强的轴向混合能力;同时其剪切应力较大,具有良好的分散混合能力,并通过实验验证了这一结果。本文采用正交实验设计研究了PP/PA6/PP-g-MAH的配比对共混物性能的影响,结果表明相容剂对共混物的力学性能影响最大,其次为PA6。研究了加工温度和主机螺杆转速对共混物力学性能的影响,结果表明共混物的拉伸强度和弯曲强度随着加工温度的升高而降低,随着螺杆转速的升高而增加;冲击强度随加工温度的升高有上升的趋势,随着螺杆转速的升高变化不大。在螺杆的熔融段设置了剪切型元件(KB)和拉伸型元件(S),在熔体输送段设置了齿形盘(TME)、六棱柱(FTX)和非啮合多过程(NI-MPE)元件,研究了六种不同的螺杆构型对共混物性能和形态结构的影响,结果表明:在熔融段设置捏合块元件(KB),在熔体输送段设置六棱柱元件(FTX),可以得到抗冲击性能和加工流动性能都较好的聚合物合金材料。
周炳斌[8]2011年在《啮合同向双螺杆强分布混合元件和压力控制元件的设计及性能研究》文中研究说明同向双螺杆挤出机广泛应用于聚合物的改性和加工。本文根据混合理论和同向双螺杆啮合原理,设计了两种强分布混合元件(开槽型分流元件和销钉型分流元件)以及一种压力控制元件,并利用POLYFLOW对所设计的螺杆元件进行了数值模拟,最后进行了相关实验研究。对于开槽型分流元件,利用正交设计方法,以回流系数为评价指标,选择了一种主体为双头反向螺纹元件,其中一条螺棱上开有“U”形沟槽结构的元件作为最优方案,并将它与反向捏合块进行了混合性能的对比分析,结果表明它的分布混合性能较好。销钉型分流元件的模拟结果表明,销钉的数量对回流系数影响不大,但对停留时间分布和平均累积应力的影响较为明显,最终选择停留时间分布最宽,平均累积应变最大,销钉数量最多的元件。压力控制元件是由上游的正向单头螺纹元件和下游的反向双头螺纹元件及中间过渡段组合而成,并对在下游的反向螺棱上开设不同数量沟槽的压力控制元件进行了模拟分析与比较,最后确定了满足单位压力降大于2MPa且输送阻力较小的方案。通过对不同螺杆构型混合特性的实验研究以及与数值模拟结果的对比表明,在分流类混合元件的下游加反向螺纹元件能够提高回流系数和分布混合性能,并且回流系数越大,试样的不均一系数越小,即分布混合能力越强。根据开槽型分流元件和销钉型分流元件的回流系数预测了对应试样的不均一系数。通过对反向螺纹元件和反向捏合块两端压力的实验研究及与模拟结果的比较,表明两者趋势吻合,同时根据实验结果预测了压力控制元件的单位压力降。
陈士宏, 马秀清, 耿孝正[9]2003年在《非啮合多过程元件的实验研究》文中提出对非啮合多过程元件 (NI MPE)进行了一系列的实验研究 ,证明了用有限元分析软件对包括非啮合多过程元件组合流道流场分析的方法是可行的 ,得出的结果是可靠的。实验结果还表明 :采用非啮合多过程元件螺杆组合得到的试样的力学性能均比采用常规螺纹元件螺杆组合得到的试样的力学性能好。
陈士宏, 马秀清, 耿孝正[10]2002年在《啮合同向双螺杆挤出过程非啮合开槽螺纹元件组合流道叁维流场分析》文中指出应用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出过程包括非啮合多过程螺纹元件 (NI -MPE)的组合流道进行了等温非牛顿叁维流场模拟分析 ,得到了包括NI -MPE元件的组合流道的压力场、速度场、剪切速率场和剪切应力场 ,并与包括非啮合常规螺纹元件的组合流道的模拟结果进行了对比
参考文献：
[1]. 啮合同向双螺杆构型对共混体系混合效果影响的研究[D]. 周新慧. 北京化工大学. 2007
[2]. 啮合同向双螺杆挤出过程非啮合多过程元件的理论及实验研究[D]. 陈士宏. 北京化工大学. 2003
[3]. 啮合同向双螺杆构型对聚丙烯降解影响的研究[D]. 田军. 北京化工大学. 2010
[4]. 同向双螺杆柔和剪切元件的混合性能研究[D]. 高健. 北京化工大学. 2012
[5]. 啮合同向双螺杆构型对接枝反应挤出过程影响的研究[D]. 操彬. 北京化工大学. 2007
[6]. 同向双螺杆强分散混合元件与拉伸元件设计及混合性能研究[D]. 黄凤春. 北京化工大学. 2011
[7]. 螺杆构型对聚丙烯（PP）/尼龙（PA6）共混体系影响的研究[D]. 胥伟伟. 北京化工大学. 2009
[8]. 啮合同向双螺杆强分布混合元件和压力控制元件的设计及性能研究[D]. 周炳斌. 北京化工大学. 2011
[9]. 非啮合多过程元件的实验研究[J]. 陈士宏, 马秀清, 耿孝正. 中国塑料. 2003
[10]. 啮合同向双螺杆挤出过程非啮合开槽螺纹元件组合流道叁维流场分析[J]. 陈士宏, 马秀清, 耿孝正. 中国塑料. 2002
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