异向双螺杆废旧胶粉脱硫挤出温度场分析及实验
双螺杆连续脱硫挤出生产再生胶是一种绿色环保的再生胶生产方法。目前，对于螺杆挤出机生产再生胶的过程，理论研究尚不完善，工艺参数的调整主要依靠经验。本文从实验角度出发，通过测量影响温度场的参数，建立温度场模型，得到再生胶产品力学性能和门尼粘度与温度场的关系。 本文首先以废旧天然胶粉为物料，测量得到了三种不同的塑化剂煤焦油、松焦油和妥尔油对物料的渗透性能并得到其导热系数。用测量的导热系数作为模拟参数，模拟了物料在螺杆机组不同加热区中的的温度场分布，用有限元软件初步建立了螺杆中的温度场模型并得到各加热区的温度场云图。用φ50mm啮合异向双螺杆挤出机进行再生胶实验，得到不同区物料温度与再生胶力学性能和门尼粘度之间的关系，并通过区间温度测试和出口温度测试验证了模拟结果的正确性并分析了误差原因。本文还提出了一种便于工程应用的螺杆剪切强度计算方法，相对流道法。该方法可以简易计算不同螺杆的剪切强弱，对于主要以剪切为工作原理的啮合同向双螺杆的工程换算有十分重要的意义。通过φ50mm啮合同向双螺杆的实验，对比了精炼机剪切环境下和啮合同向双螺杆剪切环境下再生胶的性能差异。 实验结果表明:在转速、喂料量等工艺参数不变，使用煤焦油作为塑化剂的条件下，高剪切所在区域温度越高，脱硫效果越明显。当高剪切所在区域温度值超过一定值后，剪切和脱硫剂会使废旧胶粉中的主链发生断裂。文中对于啮合异向双螺杆采用的有限元模拟方法的结果与实际测量值的误差在合理范围内，模拟结果有效。采用的啮合同向双螺杆螺杆组合的相对流道长度与开炼机的相对流道长度相差不大，产品性能也类似，证明相对流道长度法可以应用于工程中。本文中的研究成果及结论对于较为精确建立废旧橡胶在螺杆中的温度场模型、研究废旧橡胶脱硫影响因素和精炼环节的节能减排等都有积极的作用。
废橡胶;连续挤出脱硫;温度场模型;再生胶性能;有限元分析
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
任冬云
2015
中文
TQ330.56
98
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）