聚合物熔体冷却设备的传热与数值研究
在挤出发泡过程中，由于聚合物体系的黏度在与发泡剂混合后会急剧下降，需要对聚合物熔体进行冷却，以提高聚合物体系的熔体强度，从而获得质量良好的发泡产品。冷却单螺杆挤出机仍然是决定整个生产过程中生产产量的重要设备，其性能基本上决定了整个挤出发泡生产线的稳定性。多年来，泡沫行业中的大多数关于冷却单螺杆的具体细节设计仍然是商业秘密，并没有具体的研究报道。因此，本文通过理论分析得到预测冷却单螺杆降温过程的模型，并对螺杆结构参数与工艺参数进行了优化。 针对串联挤出发泡生产线中的二阶冷却单螺杆的传热性能进行研究，简化冷却单螺杆模型，用平均温度表征螺槽深度方向熔体温度变化的方法，建立聚合物熔体传热理论分析模型。用平均剪切速率简化黏性生热，把黏性生热看成内热源，并代入能量方程中，通过求解能量方程得到聚合物熔体截面平均温度沿挤出方向变化预测模型和降温曲线。针对聚合物熔体传热理论分析模型分析了结构参数与工艺参数对聚合物熔体降温过程的影响规律。通过CFD数值模拟冷却单螺杆内聚合物的传热过程，并验证了聚合物熔体传热理论分析模型的准确性。设计DOE试验，分析了产量、螺纹升角、转速、槽深对聚合物熔体平均温度的影响程度，结果显示对聚合物熔体降温过程影响作用由大到小分别是槽深、转速、产量、螺纹升角，并得到优化参数。最终通过Visual Basic编程设计了聚合物熔体降温过程预测程序。为冷却单螺杆的设计以及结构参数和工艺参数的选择提供了一定的指导。
泡沫制备;挤出发泡;聚合物熔体;冷却单螺杆;结构参数;工艺优化
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
何亚东
2021
中文
TQ328;TQ320.6
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）