双转子连续混炼机混合指数研究.pdf

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1、现代制造工程2010年第6期设备设计/诊断维钞再制造双转子连续混炼机混合指数研究缪国斌1,谢林生2,田华1(1江苏工业学院,常州213164;2华东理工大学,上海200237)摘要:通过数值模拟的方法对双转子连续混炼机混炼流场中的混合指数进行计算和分析,结果表明:该混炼机混合性能优异。在转子和料筒之间的区域,混合指数为0.5左右,物料主要承受剪切作用;在两个转子之间的流域中,混合指数介于0.5—0.8之间,物料以承受拉伸作用为主,其间交替出现小范围的以剪切作用为主的区域,这非常有利于分散和分布混合;在混炼段整个流域中,70%以上体积分数的物

2、料承受着好于简单剪切的剪切或拉伸作用。关键词:双转子连续混炼机;数值模拟;混合指数;剪切;拉伸中图分类号:THl6文献标识码:A文章编号:1671---3133(2010)06----012㈣StudyonmixingindexofdoublerotorcontinuousmixerMIA0Guo—binl,XIEUn—shen92。TIANHnal(1JiangsuPolytechnicUniversity,Changzhou213164,Jiangsu,China;2EastChinaUniversityofScienceandTech

3、nology,Shanghm200237,China)Abstract:Themixingindexinthemixingprocessofthedoublerotorcontinuousmixerisanalyzedandcalculatedbymeansofnu-meficalsimulation.Theresultindicates:Themixerhashishmixingefficiency.Thefeedingmaterialsbearundertheshearforcesmainlyinthemixingfieldbetwee

4、ntherotorandthematerialcylinder,andthemixingindexisapproximately0.5;thematerialsbearunderthetensileforcesmainlyinfieldbetweenthetworotors,andwherethematerialsbeartheshearforcesmainlyin80mefieldintheloophole.Thishasthebenefittodistributingevenly,andthemixingindexis0.5to0.8.

5、Duringthewholefield,70%ofthematerialsbearbeththeshearforcesandthetensileforcesratherthantheshearforcesorthetensileforcesonly.Keywords:doublerotorcontinuousmixer;numericalsimulation;mixingindex;shearforces;tensileforce0引言在高分子材料加工领域,材料改性对混合设备的性能要求越来越高。双转子连续混炼机是一种既保留了密炼机优良的混炼

6、特性又可以连续工作的新型橡塑混炼机械【3J。该设备混合能力强、分散效果好、能耗低,尤其适用于高填充、高分散的混合场合,可以很好地完成高浓缩色母料、热敏性材料、电缆料和热塑性弹性体等聚合物的混合。本文引入混合指数的概念,通过数值模拟的方法,进行计算和分析。希望通过研究,深入了解该混炼机混合性能,并对其改进设计和应用提供参考。1.1物理模型双转子连续混炼机混炼段物理模型见图1。设定双转子连续混炼机的两个转子为异向向内旋转,每根转子由加料段、混炼段和卸料段三部分组成。加料段为螺纹结构,混炼段由两对旋向相反、螺旋角各不相同的螺棱组成,卸料段为柱状结

7、构∞J。由加料段输送过来的物料,在混炼段受到挤压、粉碎,从而被捏合、1研究方法本文利用Pro/E建立双转子连续混炼机转子混炼段的模型,然后导入到Gambit中划分网格,利用POLYFLOW软件对流域进行三维等温数值模拟,对流场内的混合指数进行计算和分析。图1双转子连续混炼机混炼段物理模型126设备设计/诊断维钐再制造现代制造工程2010年第6期熔融、混合和塑化,然后通过卸料段由卸料门排出。1.2流域网格划分利用三维制图软件生成所要求的螺棱导程和螺棱包角的转子三维实体图,通过布尔运算得到混炼段的流场实体,然后采用四面体单元来划分网格。图2所示

8、为料筒与转子之间的空间区域即流场区域的网格划分图。图2流场区域的网格划分1.3混合指数的定义与算式混合指数是对物料在混炼料筒内被拉伸和剪切的程度进行综合衡量的一个参数。在混炼机的

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