行星螺杆挤出机混炼效果的模拟研究.pdf

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1、第42卷第11期当代化工VO]．42．N0．112013年l1月ContemporaryChemica]IndustryNovember．2013行星螺杆挤出机混炼效果的模拟研究刘晶，薛平，金志明，周翔，徐树勋(1北京化1二大学塑料机械及塑料工程研究所，北京100029；2．北京华腾佳和科技有限公司，北京102308)摘要：按照行星螺杆挤机的结构特征建立几何模型，在等温流场假设条件下，采用仿真模拟方法模拟了行星螺杆挤机内物料的流动模式。为了表征行星螺杆挤出机的塑化混炼能力，通过POLYFLOW软件对行星螺杆模中物料的剪切速率、分散准数和停留时间分布进行了数值模拟。分析了行星螺杆的数量、

2、转速对物料的剪切速率、拉伸速率以及物料在轴向和径向截面混合效果的影响。关键词：行星螺杆挤机；数值模拟；混炼效果中图分类号：TO051文献标识码：A文章编号：1671-0460(2013)11—1594—05SimulativeResearchonMixingEffectofPlanetaryScrewExtruderLIUJing，XUEPing，JINZhiming，ZHOUXiang，XUShH-xbln(1．InstituteofPlasticMachineryandEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing

3、100029，China2．BeijingHuatengjiaheTechnologyCo．，Ltd，Beijing102308，China)Abstract：Accordingtothestructurecharacteristicsoftheplanetaryscrewextruder,thegeometricmodeloftheplanetaryscrewextruderwasestablished：insimulated3Disotherma1flowfield，thetracerparticlessimulationmethodwasusedtosimulatetheflOW

4、patterninplanetaryscrewextruder．Inordertocharacterizetheplasticizationandmixingabilityoftheplanetaryscrewextruder．theshearrate．dispersionnumeralandresidencetimedistributionofthemodelmaterialweresimulatedthroughP0IFL0WSOftware．Theinfluenceofplanetaryscrewnumberandrotationalspeedonmateria1shearrat

5、e．tensilerateandmaterialmixingeffectwasanalyzed．Keywords：Planetaryscrewextruder；Numericalsimulation；Mixingeffect行星螺杆挤出机诞生于20世纪50年代的德世纪，但其对于多相物料混炼效果的研究尚属空白。国，最初是作为PVC生产线上压延机的喂料机使本文利用数值模拟软件模拟表征行星螺杆挤出用。由于其挤出熔融原理不同于常用的单螺杆挤出机内物料的混合效果。模拟分析了流道中物料的所受机及双螺杆挤出机，诞生后其用途被不断扩展。逐剪切速率分布，不同行星螺杆构型与不同螺杆转速条渐发展成为一种具有

6、挤出产量高、物料停留时问短、件下分散准数及物料停留时间分布的变化，从而得出物料塑化与混炼效果好、耗能低、少组分助剂分散以上参数对行星螺杆挤出机混炼效果的影响。效果好等特点的新型挤出机。近几年。关于行星螺杆挤出机的理论研究与结1仿真条件确定构创新不断发展。StefanSeibel等人实验研究得出行为进一步研究行星螺杆个数，螺杆结构形式与星螺杆挤出机机头压力与产量的线性关系。主螺杆转速对聚合物物料混炼效果的影响。本研究西北纺织工学院的刘琦云借鉴渐开线形斜齿采用POLYFLOW软件即数值计算的方法对行星输轮的计算公式分析了行星螺杆挤出机的丁作原理，送段进行仿真模拟。在行星段靠近出口位置截取一

7、计算出运行过程中行星螺杆与主螺杆及啮合齿筒的段充满熔体的物料段，对此段内熔体进行数值模拟。总次数。1．1物理建模北京化一大学徐能等人利用自行研制的行星行星段由主螺杆、行星螺杆与机筒组成，主螺螺杆挤出机研究了喂料速度、主螺杆转速、和结构杆与行星螺杆为螺旋齿轮，机筒为螺旋内齿轮。本参数对行星螺杆挤出机性能的影响·。Entex公司则开发了行星段内螺纹套壁超薄的文中行星段几何模型的具体参数如表l。挤出机，以保证精确温度控制下达到最佳塑化和分所研究的行星