关于把分布或者分散的混合物挤出成型的预测

《关于把分布或者分散的混合物挤出成型的预测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、关于把分布或者分散的混合物挤出成型的预测摘要：目前的工作是将在单螺杆挤出机中分散和分布的液-液与固-液系统混合发生数值模拟化。处理这类型系统的混合被加上流量、温度、压力和沿螺杆应力挂等数学描述之后，就形成一个全球化工艺说明。关键词：混合、挤出成型、数学方法引言在大多数实际情况中，单螺杆挤出处理涉及到聚合物基体流动（沿着螺旋波道和钢模）相组成的固体或液体添加剂（如各自的填充剂、加工助剂）。在模具出口，材料均质必须很好，在符合温度和组成两个条件下，聚合物基质中一般是由精细分散和较小分布的成分组成。鉴于这

2、个题目的重要性，曾多次努力使他们了解混合物理学和制定出适用于混合物挤出成型的数学描述[1-3]。这项工作提出的混合液-液和固-液体系统当他们在单螺杆挤出机的通道中流动的预测。混合模型该算法的一般流程图实行的是图1所示。为了量化混合，相应的例程使用流量数据由热机械模型决定。关键每个混合型计算如下。液-液系统分布混合涉及模型中较小部分成分的空间重组。它将会通过正比于模型在一个下降缓慢放射的形变的量度来估计[2]：Bmixdist=1−(1)d其中d是下降的初始直径和B当前宽度[4]。混合程度取决于剪切速

3、率和停留时间。在分散混合中，破裂和聚集现象，必须同时考虑到。克服下降的表面张力而产生的作用力和这个过程超过了一个限制时间就会导致破裂现象的发生[4]。这种平衡是由无量纲的毛细管数来描述的。因此，如果一个关键毛细管数的值是超过临界值()，并且如果破裂时间确实是超过的了现象发生，这方可以打破。Cacrit是由格雷斯曲线指定的，这是对这种流量类型和两种液体的变流特性进行描述。破裂时间计算如下[4]:ηrctb=11.22(2)σΩ(λ,p)s其中η是模型粘度，r和σ分别为下降半径和表面张力，λ是流数（刻画

4、流量型）和Ωcs是界面扰动的优势增长率[1]。当下落破裂的时候承担者两个大小相同的新液滴的生成，后者是由质量守恒的论点得到的。当混合发生时，它遵循两个步骤。首先，俩液滴碰撞，然后它们之间的基质材料被挤出[6]。该合并的概率是碰撞概率和挤出概率的乘积：Pcoal=Pcol·Pexp(3)合并后，新的液滴尺寸大小,再次遵循质量守恒原则。最后，对分散混合程度进行量化，由[2]：rmixdisp=1−(4)r0其中r0是下降的初始半径。固-液系统固体添加剂通常是将单个粒子凝聚起来。当产生的流动力超过颗粒之间

5、的结合力的时候就有可能破坏粒子的凝聚。因此，就可以定义一个破碎数[3]：σhFa=(5)σc其中σ是流体力学中感应的流量压力，σ是颗粒凝结是的凝聚力。这一过程涉及到两个hc不同的机制，磨损和破裂[7]。第一类是从表面凝聚起来的被分散成细小颗粒，但是第二类的凝聚是被分成了无数大尺寸的碎片。当Fa在[2,5]范围内是磨损在主导地位，当Fa超过这个范围就是破裂占主导地位。为了说明流动力导致凝聚体变形或破裂实际所需的时间，我们通过蒙地卡罗模拟技术和磨损与破裂模型相结合的计算方法来预测凝聚体破坏，破坏概率(P

6、break)。这个概率的发生是在短暂间隔时间Δt中发生的破坏[7]。Pbreak=λΔt(6)每单位时间的概率是正比于粒子表面λ的。在一个紧凑的几何形状中，如果凝聚体重粒子数量是N，那么凝聚体表面的数量就是N2/3。短暂间隔时间总是在考虑到Pbreak→0时选择出来的。凝聚体破坏概率的增加也与流动停留时间(tresid)相关。蒙地卡罗模拟产生的随机数(Nrand)在区间[0,1]。如果Nrand＞Pbreak，凝聚体并不会被破坏，否则磨损或破裂的发生就取决于Fa的值。分散混合是由方程(4)量化的，其

7、中r是选有固体的半径。香农熵是用来量化凝聚分布的[8,9]：MS=−∑j=1pjlnpj(7)其中pj是由j量化的空间箱的粒子的概率，M是在螺杆交叉流道的剖面中箱的总数(因此，分散混合可建立为S除以lnM)。材料和装备本次研究使用的是有一直径为30mm螺杆和L/D=30mm的模块化原型单螺杆挤出机。在进料和计量段通道的深度分别是5mm和2mm。进料、压缩和计量段的长度是相同的都等于10L，管道的温度设定在190ºC。高密度聚乙烯(HDPE)被选定为聚合物基质。对于液-液系统，10000滴颗粒一旦融化

8、完成就会均匀的附着在管道的截面上。液体与HDPE之间的粘度比取0.1。对于固-液系统中的这种情况，10000硅的情况如上述，相当于16%的体积分数。每包含100个硅的但凝聚体具有1000Pa的凝聚力。图1.混合程序流程图结果与讨论流速是混合中一个令人关注的主要参数。由于它是由螺杆速度决定的，因此我们进行两种不同的旋转速度计算。然而，我们必须记住熔化效率和估计螺杆通道中开始混合的位置这俩个条件对结果的影响。图2.分布混合指数(液-液系统)图3.分散混合指数(液-液系统)