雙螺桿擠出機中局部停留時間分布研究.pdf

1、雙螺桿擠出機是聚合物加工的一種重要設備。物料在雙螺桿擠出機中的停留時間分布(RTD)是表征其混合的一個重要參數(shù)，它反映了物料在熱、剪切或化學條件下的歷史。全局停留時間分布(TRTD)表征整個擠出機的混合和輸送能力。而局部停留時間分布(LRTD)反映物料在擠出機中某一區(qū)域如一個或幾個元件組合的混合與流動情況。 通過設計含有不同元件的螺桿構型，利用自行研制的檢測裝置在線測量雙螺桿擠出機某一位置的部分停留時間分布(PRTD)。對兩個不

2、同位置的PRTD進行去卷積運算，獲得了兩個測量位置區(qū)間內(nèi)不同角度捏合塊元件、齒形盤元件以及人字形元件的LRTD。同時將齒形元件RTD的時間域轉(zhuǎn)化成螺桿轉(zhuǎn)數(shù)和物料體積，得到停留轉(zhuǎn)數(shù)分布(RRD)和停留體積分布(RVD)。 析因法分析螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速率和錯列角度對捏合塊元件PRTD曲線的延遲時間和平均停留時間的影響，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速最大，角度和比產(chǎn)率接近；錯列角度、螺桿轉(zhuǎn)速和比產(chǎn)率三因素之間兩兩存在交互作用，對于延遲時間，交互作用影響的程度

3、大小的順序為：角度與比產(chǎn)率＞轉(zhuǎn)速與比產(chǎn)率＞角度與轉(zhuǎn)速；而對于平均停留時間，比產(chǎn)率與轉(zhuǎn)速＞角度與比產(chǎn)率＞角度與轉(zhuǎn)速。 去卷積計算得到的捏合塊元件和齒形盤元件的LRTD結(jié)果分析表明，LRTD曲線的最短停留時間(延遲時間)、平均停留時間及軸向混合程度均隨螺桿轉(zhuǎn)速和喂料速率提高而減小；相同的流量比產(chǎn)率(Q/N)條件下，無因次化LRTD曲線重合，從而獲得了反映捏合塊元件的本征混合能力的停留時間分布。將齒形盤元件RTD的時間域轉(zhuǎn)化成螺桿轉(zhuǎn)數(shù)

4、和物料體積數(shù)，發(fā)現(xiàn)特定的螺桿構型下，相同Q/N的RRD和RVD曲線也重合；進一步將RVD曲線最小停留體積(延遲體積)歸零，不同操作條件下的RVD曲線趨于一致，說明RVD曲線形狀不依賴于操作條件，而僅僅取決于螺桿構型。 不同的元件的LRTD對比研究發(fā)現(xiàn)，直齒形盤元件的延遲時間最長，曲線最寬，混合狀況最好；30。捏合塊的輸送能力最好，延遲時間最短，混合效果最差；而人字形元件LRTD曲線的延遲時間介于30°捏合塊和60°捏合塊之間，但