单螺杆挤出过程聚合物颗粒输送行为研究
本课题采用离散元法(DEM)对挤出机固体输送段物料的输送行为进行研究。运用离散元法，以PFC(Particle Flow Code)为编程平台对挤出机固体输送段物料的输送过程进行数值模拟。挤出机加料段的物料被看作离散颗粒，物料颗粒间存在碰撞、挤压、滑移会影响整体物料的向前输送，与采用塞流理论研究物料的输送行为不同，非塞流理论更加符合实际情况。
本课题研究了离散元法的接触模型，对离散元法常用的弹簧—阻尼模型以及考虑颗粒之间存在粘附力的粘附模型进行探讨和比较，并对弹簧—阻尼模型中物料碰撞的恢复系数进行相关实验，计算得到塑料恢复系数的取值。采用不考虑粘附力的非线性弹簧—阻尼模型和粘附模型两种接触模型对挤出机固体输送段物料的挤出过程进行模拟对比，讨论粘附力对挤出过程的影响，结果发现考虑粘附力，物料的挤出产量降低，挤出机内压力、物料填充率、配位数增大。
采用非线性弹簧—阻尼模型对挤出机固体输送段物料的输送行为进行数值模拟。首先模拟圆筒内松密度与压力的关系，与实验对比验证了离散元法对压力预测的可靠性。接着模拟了挤出机转速与产量的关系，与实验对比，再次验证离散元法应用于单螺杆挤出机固体输送段研究的可行性。通过改变挤出机末端开度，发现开度越大，挤出机末端形成的压力越小，挤出的产量逐渐增大。保持开度不变，研究了物料与挤出机的摩擦因数对挤出产量和挤出机内压力的影响;研究发现同一挤出机，不同物料的挤出产量不同;通过改变转速，研究转速对挤出产量和压力的影响。研究发现转速对挤出机吃料影响大，转速过大会产生挤出不稳定。同一转速物料的挤出速度沿挤出方向逐渐降低，转速越大物料挤出速度越大。通过示踪粒子发现物料在螺棱推面的挤出速度比螺棱背面的挤出速度要大，同时研究了物料在挤出机内的运动轨迹。
离散元法;接触模型;输送行为;单螺杆挤出过程;聚合物颗粒;数值模拟
北京化工大学
硕士
化工过程机械
何红
2013
中文
TQ320.663;TQ022.3
126
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）