聚合物熔體冷卻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、配方，工藝和設(shè)備是發(fā)泡材料擠出生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。在發(fā)泡材料加工成型的過(guò)程中，成型設(shè)備對(duì)制品質(zhì)量具有重要的影響。擠出發(fā)泡過(guò)程需要設(shè)備對(duì)聚合物熔體進(jìn)行冷卻換熱和混合，從節(jié)能經(jīng)濟(jì)性方面考慮需要綜合性能優(yōu)異，兼具冷卻和混合性能的熔體冷卻結(jié)構(gòu)。在擠出發(fā)泡過(guò)程中，要求能夠嚴(yán)格控制聚合物熔體的溫度和壓力，結(jié)構(gòu)緊湊，易安裝，冷熱流體流道分明，不易造成流體泄漏。常規(guī)的換熱設(shè)備由于適用于牛頓流體，而聚合物流體壓力高，黏度大，熱敏性較高，常規(guī)的換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)

2、流道形式和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不適用于聚合物材料。因此本文設(shè)計(jì)了換熱效率高，壓力損失小，混合性能好，冷流體流道獨(dú)立密封避免泄漏的聚合物熔體孔芯式冷卻結(jié)構(gòu)。
　　利用Fluent數(shù)值模擬分析軟件，對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的孔芯換熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于設(shè)備壓力損失，冷卻溫度，混合程度等性能的影響規(guī)律。數(shù)值模擬分析結(jié)果顯示，孔徑的大小在壓力損失和傳熱性能方面需要平衡考慮。孔芯越小，壓力損失越大，而傳熱性能越好，混合效果也越好?？仔緮?shù)目在壓力

3、損失和傳熱性能方面影響作用不大，在傳熱，混合方面存在最優(yōu)值。數(shù)值模擬中設(shè)計(jì)了DOE實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示影響壓力損失和混合性能的因素由主至次分別為:工藝產(chǎn)量＞孔芯直徑＞孔芯數(shù)量。根據(jù)模擬結(jié)果擬合推導(dǎo)出該結(jié)構(gòu)的壓力損失和傳熱系數(shù)計(jì)算公式，并提出了綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)備性能，得到了最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)值，可為后續(xù)的放大設(shè)計(jì)提供理論參考。
　　利用紅外成像的實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行聚合物擠出發(fā)泡實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)值模擬分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)