三螺杆挤出机混合特性的数值模拟和实验研究
在高分子材料改性混合行业中，混合设备——倒三角型三螺杆挤出机（以下简称三螺杆挤出机，用TTSE表示）越来越受到业界的广泛关注。目前对TTSE仍缺乏系统性研究，有关数值研究也仅是分析螺纹元件的稳态流场，并缺乏相关的实验验证模拟的可靠性。本文在操作条件相同，输出参数相同的情况下，建立模拟和实验数据的对比关系，以验证模拟的可靠性;然后结合稳态和瞬态流场，定量比较了等规格三、双头双螺杆挤出机（以下简称双螺杆挤出机，用TSE表示）之间的混合性能;接着系统地研究了不同因素对TTSE混合性能的影响情况。本文采用这种由点到线的研究思路，探讨了如何建立一套完整的三螺杆挤出机混合性能数值评价体系，研究工作对该领域具有一定的指导意义。主要研究内容如下:
1.本文进行了不同工艺条件下（入口流量、螺杆转速、螺杆组合）的轴向压差实验和停留时间分布实验，并在此基础上统计出平均停留时间。与相同条件下的模拟数据进行了比较，验证了模拟方法的可靠性。
2.数值模拟了等规格TTSE、TSE的稳态和瞬态流场;得出TTSE流场的回流系数是TSE的2.4倍，平均停留时间则是TSE的1.6倍;TSE单条螺棱上高剪切和强拉伸作用区域宽于TTSE，但TTSE的平均剪切略高TSE，拉伸速率则是TSE的1.5倍，粒子流经啮合区的平均数，TTSE是TSE的1.55倍，分布混合效果好;TTSE内粒子经历最大剪切应力和最大混合指数的概率也均高于TSE，具有很好的分散混合效果。此外，还得出三螺杆中心区对回流和拉伸都有促进作用。
3.由点到线，系统地研究了螺杆元件类型、啮合块几何参数和螺杆组合对TTSE混合特性的影响，结合以上工作，初步建立了三螺杆挤出机混合特性数值评价体系，为设备优化和实际生产加工提供依据。
三螺杆挤出机;数值模拟;混合特性;数值评价体系
北京化工大学
硕士
机械设计及理论
李庆春
2012
中文
TQ320.52
109
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）