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橡胶排气挤出机分流环结构与产量平衡问题的研究

作　者: 张运龙
导　师: 董传涛
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 排气挤出机 POLYFLOW 分流环流量平衡正交设计
分类号: TQ330.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

排气挤出机是在挤出成型制品过程中，能够用来排除物料中所含的水分、溶剂、剩余单体及在成型温度下易挥发的低聚物的一种挤出设备。但是挤出波动和冒料是限制其适用范围的两个重要因素，而这两种现象都是由于流量不平衡所导致的，故对排气挤出机的流量平衡问题进行研究是一项十分有意义的工作。本文在橡胶排气螺杆第一计量段的末端加入了可更换的分流环，并且建立了两阶计量段流场的有限元模型，利用CFD软件POLYFLOW分别对聚合物熔体在两阶计量段的流动情况进行了数值模拟。把第二计量段的流量值作为初始边界条件代入到第一计量段中计算其压力分布，然后通过与机头压力进行比较来分析两阶螺杆是否流量平衡。本文通过把排气螺杆的两阶计量段有机的结合起来以研究流量平衡问题，重点研究了物性参数、操作工艺参数、分流环几何参数等对流量平衡的影响，揭示了它们的变化对流量平衡影响的规律。那么在每一种情况下，可以通过更改分流环的流通截面积来保证两阶螺杆流量平衡，本文中采用正交试验设计方法找出了一定范围内分流环的最佳流通截面积，并且得出了分流环的各个结构参数对结果的影响程度，为实际生产应用提供了有益的参考依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章概述  10-19
  1.1 引言  10-12
  1.2 单螺杆排气挤出机的工作原理及分类  12-13
  1.3 排气挤出机设计中存在的问题及研究现状  13-16
    1.3.1 流量平衡和冒料及挤出波动问题  13-14
    1.3.2 排气挤出机的设计研究历史及现状  14-16
  1.4 本课题的研究内容、目的和意义  16-19
    1.4.1 本课题的目的和意义  16-17
    1.4.2 本课题的研究内容  17-19
第二章两阶螺杆流量平衡的有限元计算  19-34
  2.1 POLYFLOW软件简介  19-20
  2.2 流场分析模型的建立  20-29
    2.2.1 物理模型  21-25
      2.2.1.1 第一阶计量段(L_1)  21-23
      2.2.1.2 第二阶计量段(L_2)  23-25
    2.2.2 数学模型  25-27
    2.2.3 有限元模型  27-29
      2.2.3.1 第一阶计量段(L_1)  27-29
      2.2.3.2 第二阶计量段(L_2)  29
  2.3 流场模拟计算  29-34
    2.3.1 计算方法  29-30
    2.3.2 参数分类和模拟计算时选用参数数值  30-31
    2.3.3 计算模拟分析  31-34
第三章两阶螺杆流量平衡的影响与分析  34-60
  3.1 不同泵比下螺杆转速对流量平衡的影响  34-45
    3.1.1 泵比H_(32)/H_(31)=1.0  35-38
    3.1.2 泵比H_(32)/H_(31)=1.2  38-41
    3.1.3 泵比H_(32)/H_(31)=1.4  41-45
  3.2 不同泵比下物料粘度对流量平衡的影响  45-53
    3.2.1 两阶螺杆模型的建立  46
    3.2.2 流量平衡计算的结果与分析  46-53
  3.3 机头压力对流量平衡的影响  53-56
    3.3.1 两阶螺杆模型的建立  54
    3.3.2 流量平衡计算的结果与分析  54-56
  3.4 分流环厚度对流量平衡的影响  56-60
    3.4.1 两阶螺杆模型的建立  57
    3.4.2 流量平衡计算的结果与分析  57-60
第四章分流环结构的最佳化设计  60-72
  4.1 正交设计方法简介  60-62
  4.2 分流环的最佳化设计  62-71
    4.2.1 L_1段最大压力大于机头压力  62-67
      4.2.1.1 模型的建立  62-63
      4.2.1.2 正交试验设计  63-64
      4.2.1.3 结果分析  64-66
      4.2.1.4 最佳分流环结构验证  66-67
    4.2.2 L_1段最大压力小于机头压力  67-71
      4.2.2.1 模型的建立  67-68
      4.2.2.2 正交试验设计  68
      4.2.2.3 结果分析  68-70
      4.2.2.4 最佳分流环结构验证  70-71
  4.3 小结  71-72
第五章结论  72-74
  5.1 本研究的主要结论  72-73
  5.2 研究展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
学术论文目录  78-80

橡胶排气挤出机分流环结构与产量平衡问题的研究

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