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聚合物与导热油在切粒模板中的流动与传热研究

作　者: 党沙沙
导　师: 卢涛；任世雄
学　校: 北京化工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 造粒模板传热流动相变数值模拟
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 54次
引　用: 1次
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内容摘要

水下切粒系统作为一种先进技术日益受到聚合物造粒加工的重视和应用,适应大批量和持续生产等要求,朝着大型化和强适应性等技术方向发展。模板是完成聚合物切粒最为关键的部件之一。模板内部聚合物熔体和导热油的流动与传热情况对切粒模板的切粒性能具有重要影响。本文建立了模板的三维传热模型,采用Fluent分析软件对聚合物在单个模孔中的相变流动与传热进行数值模拟,获得了模板中的温度、速度、压力和相变分布,还评估了不同边界条件、不同切粒层材料、不同模板结构以及不同聚合物流变特性对模板中温度、相变以及压力分布的影响。结果表明：受到冷却水的冷却作用,切粒面附近的温度最低,温度梯度较高；受导热油和聚合物的加热作用,离切粒面越远,温度越高,但温度梯度比较平缓；聚合物仅在模孔出口附近凝固,在这里聚合物中的热量被冷却水带走,聚合物的温度低于液相线温度,从而出现凝固现象；由于模板中导热油的加热作用,远离切粒面的模孔内的聚合物仍保持流动而没有凝固,因此不会堵塞模孔从而导致压降增加。本文还建立了1／4模板及其内部导热油的三维传热模型,并对该模型进行数值求解,获得了模板内部的温度、速度和压力分布,结果表明：导热油通道的布置形式使得导热油在模板中的流动阻力均匀,从而使得导热油在模板中流量均匀,有利于提高切粒区域模板温度的均匀分布；模板切粒层附近模板周围的温度分布比较均匀,从而保证较高的模孔开孔率和良好的切粒质量。对造粒模板内部流动与传热的研究可以为模板结构的优化设计、操作条件的合理选取、模板材料的选择提供比较可靠地理论依据。

全文目录

学位论文数据集  4-5
摘要  5-7
ABSTRACT  7-16
第一章绪论  16-26
  1.1 课题背景  16-23
    1.1.1 挤压造粒系统的工艺流程  16-18
    1.1.2 影响切粒质量的重要因素  18-20
    1.1.3 造粒模板  20-23
  1.2 国内外的研究情况  23-24
  1.3 本课题的任务  24-26
第二章模板中聚合物相变流动与传热的数学模型  26-34
  2.1 模板中聚合物相变流动与传热的控制方程  26-29
    2.1.1 连续性方程  26-27
    2.1.2 动量方程  27-28
    2.1.3 能量方程  28-29
  2.2 边界条件  29-30
  2.3 基于有限体积法的控制方程离散方法以及数值求解方法  30-33
    2.3.1 数值模拟方法及分类  30
    2.3.2 基于有限体积法的控制方程离散方法  30-31
    2.3.3 有限体积法的求解方法  31-32
    2.3.4 有限体积法的基本思想  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章单个模孔中聚合物相变流动与传热  34-60
  3.1 物理模型  34
  3.2 边界条件及物理参数  34-39
    3.2.1 导热油流道的对流换热系数  34-35
    3.2.2 切粒面的对流换热系数  35-36
    3.2.3 物性参数  36-37
    3.2.4 边界条件  37-39
  3.3 结果分析  39-58
    3.3.1 模孔中的温度、速度、压力以及相变分布  39-42
    3.3.2 不同边界条件对模孔中的温度、相变以及压力分布的影响  42-48
    3.3.3 不同切粒层导热系数对模板中温度、相变以及压力分布的影响  48-50
    3.3.4 不同模板结构对模板中温度、相变以及压力分布的影响  50-55
    3.3.5 不同聚合物流变特性对模板中温度、相变以及压力分布的影响  55-58
  3.4 本章小结  58-60
第4章 1/4模板中的流动与传热  60-70
  4.1 模板中流动与传热的数学模型  60-63
    4.1.1 固体区的控制方程  60
    4.1.2 流动区的控制方程  60-62
    4.1.3 边界条件  62-63
  4.2 物理模型  63-65
  4.3 有无通道挡板对导热油的流动影响  65-67
  4.4 导热油在模板的流动与传热  67-69
  4.5 本章小结  69-70
第五章结论与展望  70-72
  5.1 结论  70
  5.2 展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
研究成果及发表的学术论文  78-80
导师及作者简介  80-81
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  81-82

聚合物与导热油在切粒模板中的流动与传热研究

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