基于POLYFLOW双转子连续混炼机混炼形态模拟.pdf

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1、现代塑料加工应用2010年第22卷第5期·22·MODERNPIASTICSPR()CESSINGANDAPPIICAT1ONS基于POLYFLOW双转子连续混炼机混炼形态模拟柳天磊杜遥雪(五邑大学，广东江门，529020)摘要：通过运用有限元分析软件POIYFIOW对双转子连续混炼机的混炼形态进行三维等温模拟分析，并对比分析混炼段流场的流体速度、剪切速率和混合指数对混合效果的影响。结果表明，流场向速度参数在转子螺棱交汇区出现负值，即存在有返混作用的回流流动；并且在螺棱顶部和料筒壁之间流体速度和剪切速率均达到最大值，在熔体流动区域混合指数大部分区域大于0．5。关键词：双

2、转子连续混炼机混炼形态剪切速率返混模拟MixingStateSimulationofTwin-RotorContinuousMixerBasedonPOLYFLOWLluTianleiDUYaoxue(WuyjUniversity，Jiangmen，Guangdong，529020)Abstract：WithfiniteelementfluidanalysissoftwarePOLYFIOW，the3-Disothermalsimulationwasconductedforthemixingstateoftwin—rotorcontinuousmixer．Thencom

3、parativeanalysiswasdoneontheinfluenceoftheflowspeed，shearrateandmixingin—dexonthemixingeffect．Theresultsshowthatthereisaminus—velocitydistributionoftheflowfieldinthewingintersection，thatis，areverseflowishelpfultoback—mixing．Moreo—ver，boththeshearrateandmixingindexreachthemaximumbetweenth

4、erotorandthebar—rel，andthemixingindexismostlybeyond0．5inthemeltflowarea．Keywords：twin—rotorcontinuousmixer；mixingstate；shearrate；back—mixing；simula—tjon精确分析塑料双转子连续混炼机转子的混样，相配合的2个转子在螺棱交汇处构成了1个合效果比较困难，这在一定程度上阻碍了人们对螺棱交汇区。聚合物熔体在该螺棱交汇区将形该设备优异混合特性的认识和了解。采用计算成非常有利于混炼的轴向往复和横向蜗旋流机模拟对设备的混合特性进行分析不失

5、为一种动u]。双转子连续混炼机混炼段的模型尺寸如有效的手段。本研究运用有限元分析软件下：转子外径为36mm，机筒内径为39mm，轴向POLYFLOW对双转子连续混炼机的混炼形态长度为46mm，两转子中心距为42mm。进行三维等温模拟分析，并对比分析混炼段流场各项流体参数对混合效果的影响。收稿日期：201OO5—25；修改稿收到日期：2010O6—30。作者简介：柳天磊，硕士，主要从事聚合物成型机械优化设计及流体机械模拟分析方面的研究。E—mail：liusya0618@1物理模型163．corn。基金项目：广东省自然科学基金资助项目双转子连续混炼机混炼段是由2个非啮合(

6、9151063l01000021)；广东省科技计划项目资助项目的转子组成，转子有2对旋向相反的螺纹。这(2005Bl02010l0)柳天磊等．基于POLYFL()w双转子连续混炼机混炼形态模拟·23·为了有效分析模拟双转子连续混炼机混炼向(设为．y)为0截面上的速度矢量分布(其中形态，在左转子与右转子螺棱交汇区，沿轴向方为水平方向)。从图1可以看到，混炼过程中物向(即z方向)从入口到出口依次选取为料熔体有3种运动形态：混炼腔的周向运动；转一40．0，一30．0，一15．0，一5．0mm4个截面，为子螺棱交汇区的交换运动；轴向运动。由于矢量方便以下简称“4截面”；同时，选

7、择左转子转速的长度和它的速度梯度成正比，从图1中可以观大于右转子的，从而避免对称性造成重复计算。察到在转子两侧与壁面形成的腔体内速度矢量大，转子螺棱交汇区的速度矢量小，说明物料熔2数学模型体随着混炼腔中转子的转动产生的周向运动是熔体的主要运动速度；截面上最大速度矢量出现2．1基本假设在转子螺棱棱角的顶部。由图1还可看到，在在进行三维流场模拟计算时，作以下假设：2转子交汇区的速度矢量方向并不是严格一致(1)熔体为非牛顿、不可压缩流体；(2)流场流动的，而是有规律地交错着，说明转子两侧物料存过程与时间无关，流场中各点温度一致；(3)雷诺在着交