物料停留時(shí)間分布測(cè)試方法及裝置的研究.pdf

1、停留時(shí)間分布(RTD-Residence Time Distribution)的概念在聚合物加工中是非常重要的，它反映了所有被加工物料經(jīng)歷的時(shí)間范圍，即各部分暴露到給定熱條件或剪切條件下有多長(zhǎng)時(shí)間。在連續(xù)的混合機(jī)中，自物料加入到被擠出，各個(gè)物料的停留時(shí)間是不相同的，或者說(shuō)，同時(shí)進(jìn)入混合機(jī)的流體微元通常在不同時(shí)間離開(kāi)混合機(jī)。RTD則是將一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行特征化的參數(shù)之一。 RTD的測(cè)試可分為離線式和在線式。離線式所測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)少，不能反

2、映RTD曲線的細(xì)微特征，而在線式不但便捷，并且可以得到大量連續(xù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外RTD的在線式測(cè)試中主要有超聲波法、電導(dǎo)率法、紫外熒光法以及光強(qiáng)法。 超聲波法是根據(jù)超聲波衰減的變化來(lái)測(cè)定無(wú)機(jī)示蹤物的濃度，其裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，測(cè)試成本較高。電導(dǎo)率法是根據(jù)流體的電導(dǎo)率來(lái)測(cè)定導(dǎo)電性示蹤劑的濃度，只適用于水溶性體系，不適合聚合物體系。紫外熒光法則是利用微光探測(cè)器檢測(cè)葸接枝聚合物示蹤劑的熒光強(qiáng)度，而蒽接枝聚合物的制備較為復(fù)雜。光強(qiáng)法分

3、反射式與透射式兩種，都是通過(guò)檢測(cè)光強(qiáng)變化來(lái)測(cè)定示蹤劑的濃度。反射式光強(qiáng)法因所受干擾因素較多，示蹤劑濃度與光信號(hào)之間關(guān)系的關(guān)聯(lián)度難以準(zhǔn)確把握。透射式光強(qiáng)法則可根據(jù)光的吸收定律-朗伯比爾定律來(lái)關(guān)聯(lián)示蹤劑濃度與光信號(hào)之間的關(guān)系?，F(xiàn)有透射式光強(qiáng)法采用普通光源，用光電池檢測(cè)透射光的強(qiáng)度，光源與光電池探頭均不與聚合物直接接觸，而是將二者安裝于帶可視窗的機(jī)頭上，這易造成對(duì)朗伯比爾定律的偏離。本文研究了現(xiàn)有各種RTD測(cè)試系統(tǒng)的基本原理及特點(diǎn)，根據(jù)光的吸

4、收原理，開(kāi)發(fā)出一套新型RTD的在線測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)基于光纖傳感器對(duì)熔融聚合物內(nèi)顏色濃度變化的響應(yīng)，對(duì)光纖傳感器的輸出實(shí)時(shí)采集，經(jīng)處理后得到RTD曲線。光纖探頭直接與聚合物接觸，并且加入的示蹤劑為色母粒示蹤劑，不會(huì)造成對(duì)擠出體系的干擾，易于獲得更精確的RTD曲線。 本文在對(duì)新型RTD在線測(cè)試系統(tǒng)的可行性進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，完成了測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)、測(cè)試系統(tǒng)硬件的選型以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)。通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn)，對(duì)所研制的新型測(cè)試系