高聚合物在双螺杆挤出机中预热融化过程的数值模拟

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1、万方数据第45卷第4期2009年4月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGV01．45NO．4Apr．2009DOI：10．3901／JME．2009．04．046聚合物在双螺杆挤出机中预过程的数值模拟半热融化张宇昕卢涛江波王奎升罗兵(北京化工大学机电工程学院北京100029)摘要：建立双螺杆挤出机预热起动时包括杌简、高聚合物和螺杆在内的非稳态传熟模型，用于预测挤出机的温度变化和分布，以及螺槽中的高聚合物融化情况。数值结果表明，受加热通道分布的影响，总体上机筒中部的温度和靠近加热通道的高聚合物温度较高，高聚合物融化越快。“8”字孔内表面、高聚合物和

2、螺杆的平均温度随预热时间的增加而升高，“8”字孔内表面的温度在预热初期上升最快，在预热末期最先达到稳态，而螺杆的温度变化趋势与“8”字孔内表面温度变化趋势相反。与温度变化相协同，高聚合物在机筒内的融化速率随预热时间逐渐减小。研究结果对机简加热通道的设计和优化，以及准确预测安全预热时间具有指导意义。关键词：高聚合物双螺杆挤出机融化数值模拟中图分类号：TKl23NumericalSimulationofPolymerMeltingduringPreheatinginTwin·screwExtruderZHANGYuxinLUTaoJ!ANGBoWANGKuishengLUOBing(S

3、choolofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029)Abstract：Anunsteadymodelofheattransferintwin·sorewextruderincludingbarrel，polymer,andSCI'删VSduringpreheatingisestablishedinordertopredictthedistributionandvariationoftemperatureinextruder,andsituation

4、ofmeltingofpolymeringrooveofSCT昏,V．Numericalresultsshowthattemperatureinthemiddleofbarrelandclosetotheheatingpipelineishigherthanthoseinotherplacesbytheinfluenceofdistributionofheatingpipelineaswell船meltingofpolymerisfaster．Averagetemperatureof8·type$ul'facesofbarrel．polymer,and双：re．wincreases

5、withpreheatingtime．Thetemperatureof8-typesurfaceofbarrelduringearlypreheatingrisesfasterthanthoseofothers，andreachessteadyfaStestinendofthepreheating，whilethesituationofscrewisoppositetothatof8-typesurfaceofbarrel．Themeltingspeedofpolymerinbarreldecreaseswiththepreheatingtimecooperatingwiththe

6、changeoftemperature．TheresultshavesignificationtOguidingdesignandoptimizationofheatingpipelineinbarrel，andexactlypredictingsafetytimeofpreheating．Keywords：PolymerTwin-screwExlnaderMeltingNumericalsimulationO前言螺杆挤出机塑化系统是石化行业大型挤压造粒机组的核心设备，它由旋转的螺杆和静止的机筒以及机筒加热器共同组成，如图1所示。其螺杆可·教育部科学技术研究重点资助项1；1(108

7、130)。20080515收到初稿．20081121收到修改稿以分为喂料段、压缩段和计量段。喂料段，螺槽较深，主要起输送高聚合物作用：压缩段，螺槽逐渐变浅，高聚合物在机筒加热和细杆旋转产生的枯性耗散热双重作用下完成熔融，并逐渐建立起压力；计量段，棱的几何参数基本一致，高聚合物熔体进一步受到剪切和挤压，在恒定的压力和温度下进一步被加热，在该区域高聚合物为受到强烈剪切作用进行塑化和混炼。将高聚合物熔体挤压到滤网装置过滤，通过模板进入到水下切粒系统进行切粒、冷万方数据200