马定[1]2001年在《单螺杆挤出机过程仿真》文中指出在前人与作者在单螺杆挤出机上研究的基础上,作者总结出整个单螺杆挤出机的现象和物理模型,根据物理模型得到的数学模型用来得到整个单螺杆挤出过程的综合模型。 本文的重点是借鉴前人的成果,经过发展和改进,并加入着者的大量工作之后,对之进行系统化处理,建立一个初步完善的单螺杆挤出过程的仿真模拟系统。 通过经验数据、理论分析、实验验证,挤出过程仿真系统成功完成。系统通过模块化处理,可扩充多种物料、多种螺杆,并可对操作环境进行控制,有良好的扩展性。其中共有叁种物料,四种组合螺杆,用户可自行进行组合,并可对转速、螺杆与机筒间隙进行控制。对LDPE、HDPE、PP物料进行了不冷却螺杆挤出模拟,并且模拟了不同转速下物料的运行情况,开停车等等。 对于理论计算,我们参照与实验备件相同的工艺条件进行计算以便于对照,例如产量、转速、机筒温度等尽可能取自实验,在程序中可随物料、转速不同而自行变化。此外,为了研究变化某一参数对它们的影响,我们进行了部分模拟计算,并将它们在仿真软件中显示出来。 本文的研究在给予对各功能段的详细分析,改进和创新之后侧重于单螺杆塑化挤出理论的综合,新型的设计也可以通过综合模型来模拟,最佳操作条件也可以用综合模型来选择而不是在加工厂选择。 仿真软件训练对于学生了解高聚物加工过程的工艺和控制系统的动态特性。提高对工艺过程的运行和控制能力具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。
李建平[2]2016年在《阶梯状双螺杆挤出机流场分析和结构设计》文中认为由于聚合物在生产生活中的广泛的应用,及对其质量要求的不断提高,所以对双螺杆挤出机的加工能力和产品质量提出了更高的要求。本文提到的阶梯状双螺杆挤出机是一种新型的挤出机,阶梯状双螺杆挤出机的螺杆结构是自扫型的,自洁性能和混合性能较好,同时有着较高的压缩比。但国内外对于阶梯状双螺杆挤出机的研究并不多,因此阶梯状双螺杆挤出机生产过程中存在着不稳定性和不可预测性。本文通过FLUENT软件对高聚合物熔体在阶梯状同向双螺杆挤出机不同转速下的流动性能和混合性能进行模拟。并用示踪粒子法研究了高聚合物在熔融态下的回流量、剪切应力,停留时间,出口体积流量的分布情况。根据仿真得到的各组数值,对该元件在不同转速下的流动和混合性能进行量化分析,并得出不同转速对阶梯状双螺杆挤出机熔融阶段的聚合物的流动性能和混合性能的影响。本文通过正交实验法,以工艺参数(螺杆的转速;入口和出口的压差;机筒表面的温度)为变量。利用Fluent软件对阶梯状双螺杆挤出机的熔融段的流场进行仿真和模拟,得到流场的体积流量,回流量,最大剪切应力,平均停留时间。通过比较各工艺参数,得出其对阶梯状双螺杆挤出机的流动性能和混合性能的影响的大小,并以此为依据进行工艺参数的优化,得出较合理的的工艺参数组合,并最后制定出最优方案,进而为阶梯状双螺杆挤出机在实践应运中提供理论参考。
万美[3]2011年在《双阶挤出过程动态特性及控制方法研究》文中研究指明超临界二氧化碳XPS聚苯乙烯保温板生产技术是当今XPS行业前沿的生产技术。它通常采用双阶挤出系统,其中一阶为双螺杆挤出机,二阶为单螺杆挤出机,一阶与二阶之间的连接体压力越高越有助于二氧化碳的混合融入。在双螺杆挤出机所允许的最大熔体压力范围内保持连接体压力的稳定是这项技术中的关键问题之一本文以连接体压力为研究对象,自主开发基于PLC、组态软件、以太网通信和Modbus通信的应用于双阶挤出系统的数据采集平台,对双阶挤出系统的转速、压力、扭矩、温度、功率和能耗等进行数据采集。双阶挤出系统连接体压力与一阶双螺杆转速、二阶单螺杆转速和喂料转速等多个输入变量有关,是多输入多输出问题。传统的传递函数方法无法用来求解多变量系统。本文利用数值状态空间子空间系统辨识方法(N4SID)首次建立了双阶挤出系统比较精确的叁输入一输出状态空间模型,在模型中开辟了叁个输入通道,使得能同时研究叁个输入和一个输出之间的动态关系。通过MATLAB仿真建立双阶挤出系统基于状态空间模型的PID闭环控制,并用稳定边界法来整定PID参数,使连接体压力能够很好的稳定在设定值。将另外两个输入的扰动加到模型的另外两个通道中,验证闭环PID控制系统的健壮性,分析各个输入对输出影响的权重,得到对实际工程有指导性结论：连接体压力对二阶单螺杆转速的波动敏感,组成单螺杆转速—连接体压力闭环PID控制系统比其它闭环控制系统更具优势,假如选取喂料转速—连接体压力闭环PID控制系统,应尽可能保持单螺杆转速的恒定。
倪梓桐[4]2009年在《双阶挤出系统远程监控及动态特性实验研究》文中研究说明随着国民经济的发展,塑料越来越被广泛应用到各个领域。塑料已经成为不可缺少的材料。因此,对塑料加工设备的需求也日渐提高,对挤出设备的网络化、专业化及自动化控制水平提出了更高的要求,目的是实现挤出设备生产过程更加高效,更加节能。本文以双阶挤出系统为研究对象,首先,设计了一套基于西门子S7-200可编程控制器、互联网和虚拟专用网络技术的,应用于双阶挤出系统的远程监控系统。利用该系统,当远端用户的设备出现故障而请求技术服务时,设备制造商可以迅速的通过互联网在设备诊断中心对远端故障设备进行快速诊断和维护,从而大大提高售后服务水平和质量,降低服务成本,满足在线诊断的实际要求。其次,为实现对双阶挤出系统自动化控制水平的更高要求,对双阶挤出系统连接体压力进行了动态特性实验研究。通过LabVIEW数据采集系统,记录不同输入变量下的连接体压力变化,并基于过程数据分别建立传递函数模型。根据不同输入变量的连接体压力传递函数进行曲线拟合,以获取模型未知参数。基于模型参数,进行拟合数据的相关讨论并总结初步规律。最后,根据不同输入变量的传递函数模型,建立双阶挤出系统的连接体压力控制闭环反馈系统。基于MATLAB/Simulink,分别运用经过整定的PID参数进行PID调节和结合史密斯预估器的方法对闭环反馈系统进行了仿真,并进行了相关说明。
唐豪[5]2016年在《聚对苯二甲酰对苯二胺缩聚反应挤出过程的叁维数值模拟》文中提出聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维是一种具有高模高强、耐高温、耐酸碱、密度低等优异性能的芳香族纤维。PPTA树脂主要采用低温溶液缩聚法制备,其连续化生产则采用反应挤出技术。过程中涉及复杂通道中复杂体系的反应与传递,而且螺杆结构需随着缩聚反应进程的需求相应变化才能高效稳定地生产高分子量PPTA产品。本文以计算流体力学(CFD)为主要研究手段,对啮合同向旋转双螺杆挤出机中的PPTA反应过程开展了研究,建立了描述PPTA缩聚反应挤出过程的叁维数值模型,较系统地模拟分析了挤出设备中流场与反应之间的相互关系,在此基础上提出了构建整体PPTA缩聚反应挤出螺杆结构的优化方案,最后开发了虚拟仿真平台,实现了PPTA反应挤出过程参数化和模块化设计。研究结果可以为实现PPTA反应挤出设备的流场结构优化、PPTA缩聚反应过程调控提供理论方法和依据。具体如下：采用有限元数值方法,构建了PPTA在同向旋转双螺杆挤出机中反应挤出的叁维数值模型。利用控制反应物配料比的手段,实验制备了一系列不同分子量的PPTA缩聚反应液,通过流变测试发现不同分子量的缩聚体系均表现出幂律流体特性,建立了PPTA缩聚体系的化学流变学模型。将化学流变学模型、PPTA缩聚动力学模型与连续性方程、动量方程、能量方程和组分层流输送方程等流体力学控制方程耦合,建立了PPTA反应挤出过程的数值模型,利用网格重迭技术解决螺杆旋转引起的运动边界问题,并采用渐变算法处理多物理场耦合引起的非线性问题。为保证数值模拟及方法的可靠性,对所建的数值模型进行了检查与验证,结果证明其可以合理地描述反应挤出过程。预缩聚段内的微观混合对反应有至关重要的影响。为此,借助模型反应,考察物料预混合情况、分隔程度及停留时间分布对微观混合和反应过程的影响。对多组分反应而言,反应物预混进料比非预混进料更有利于获得高反应程度。对于反应物非预混进料,增大螺杆转速有利于组分均化,反应程度得以提高,由此表明组分浓度分布的优化足以补偿高转速导致的停留时间缩短。而转速提高引起的停留时间缩短会降低预混条件下微观流体反应程度。因此转速对反应的影响取决于进料的预混情况。正交试验计算结果表明,操作参数中进料条件和流率对反应收率的影响更大。此外,结合流率与转速的比值考察了关键参数——单位产量的影响。当单位产量恒定时,挤出机中的微观混合情况保持不变。相关结果对改善PPTA预缩聚段的混合具有重要指导意义。主缩聚段是提高PPTA聚合物分子量的关键阶段。模拟计算结果表明,此阶段,PPTA缩聚反应放热为主要温升来源。将挤出机壁面温度控制在优选的反应温度下(80℃),过程中物料的温升在1.2℃以内,可以保证生产稳定,说明壁面移热方式能满足PPTA反应挤出中对温控的需求。较系统地考察了螺杆元件结构对PPTA缩聚反应的影响：全螺纹元件泵送性能较好,且增大导程能进一步提高输送能力,可用作输送元件；而捏合块和螺纹混合元件则可用作混合元件,增大捏合块的错列角可提高其混合能力,延长反应停留时间,获得较高分子量产品：非常规元件以大导程对称元件和六棱柱元件为代表,两者虽提供了较长的停留时间,但由于螺杆元件自身的非啮合设计,不利于径向混合,导致传热受限,难以满足温控要求。因此,PPTA缩聚反应挤出的主缩聚段螺杆元件设计应以全螺纹元件、捏合块和螺纹混合元件为主。PPTA反应挤出过程具有多尺度特性,发生在组分界面的缩聚反应受到宏观流场的影响,而其又会由于分子量、粘度的变化而发生改变。对反应过程的调控在设备尺度实施,通过流场结构将调控作用传递到微尺度水平上,方可对反应过程施加影响。预缩聚过程以提高微观混合为主,使用小导程的全螺纹元件或螺纹混合元件可对物料进行多次分流,改善径向混合,实现反应液快速均化；主缩聚过程以提高聚合反应程度为主要目的,增大反向螺纹元件和捏合块所占的比例可延长反应停留时间,能显着提高产品分子量；后缩聚过程中PPTA极易析出,聚集成团,高混炼强度可破坏其聚集体结构,因此以高应力和强应变为这一阶段主要流场特点。模拟结果显示捏合块的应力应变水平高于全螺纹元件,且错列角越大,分散效果越好,表明后缩聚挤出机设计中应在保证输送性能前提下多采用捏合块以增强分散作用。开发了PPTA反应挤出的虚拟仿真平台,可实现反应挤出过程模拟的参数化和模块化设计。在用户界面中输入几何条件后可自动生成双螺杆挤出机几何模型,完成空间离散,并自动调用Polyflow软件协助用户完成物性参数和工艺参数的输入；计算完成后,可高效执行后处理过程。利用该虚拟仿真平台,可以模拟双螺杆挤出设备内较为详细的流场及反应情况,进行PPTA缩聚反应挤出过程操作和设计优化方案的分析。
江朋[6]2008年在《粘度和间隙对精密螺杆泵点胶胶量影响规律研究》文中研究说明封装设备制造业在微电子封装技术的发展带动下,正在快速的发展。作为封装工艺中的关键设备,胶液分配系统得到的广泛的应用和发展。目前应用比较多的胶液分配方式有时间压力式、螺杆泵式、活塞泵式和喷射式等几种。其中,螺杆泵点涂胶液的黏度范围大,过调节参数可以产生不同尺寸的胶点,可以画线及绘制轮廓图案。基于这些优点,螺杆泵点胶越来越广泛的应用,对于螺杆式点胶机的研究也越来越重要。本文简述了螺杆泵研究及应用过程,并在此基础上,理论分析了非牛顿幂律模型和牛顿流体模型在螺杆内的挤胶机理,推导出了螺杆泵内流体流量公式和流体流速公式。在此推导过程中,关于螺杆结构,分析了螺杆和机筒的间隙对挤胶的影响。然后,用数值模拟软件Fluent对螺杆内的流体进行仿真计算,得出螺杆内流体的压力场分布、速度场分布、黏度场分布。最后在叁维平台下进行了滴胶的试验,比较实验结果与仿真结果,验证仿真的正确性。文章通过仿真及理论分析和实验得出:胶液的粘度对剂胶量有一定的影响;在同一粘度下,挤胶量随着螺杆转度的增大而增大;螺杆的结构参数中的螺杆和机筒的间隙,当间隙为0.001D或者小于这个值(D为螺杆直径)时,对于挤胶量的影响接近于0。而大于0.001D是,挤胶量有一定的减小;胶液挤出过程的功率消耗,功率的50%或以上消耗在螺杆和机筒之间的间隙中,间隙的功率消耗与螺杆的结构参数、径向间隙和胶液模型有关;上面的这些参数,尤其是螺杆和机筒之间的间隙为螺杆泵的设计提供了理论参考和实际设计方案。
刘坤伦, 任冬云, 任志敏[7]2002年在《用于单螺杆挤出过程仿真的螺杆参数数据库的开发》文中研究表明介绍了用于单螺杆挤出机挤出仿真过程的螺杆几何参数数据库,数据库主要收录了普通叁段式螺杆和BM型螺杆几何参数。用SQLServer2000数据库系统软件完成数据库的设计,用VisualBa sic6.0(简称VB6.0)实现前台用户操作界面的设计,利用VB6 0的ADO控件实现前台用户操作界面和后台SQLServer2000数据库的连接。建立的数据库为挤出过程模拟仿真系统提供必要的数据支持。
席世亮[8]2003年在《单螺杆挤出机塑炼过程的计算机仿真系统》文中研究说明随着计算机软、硬件技术的飞速发展,它的作用也与日俱增。由于计算机仿真技术具有经济、安全可靠、试验周期短等特点,它已经成为工程系统和非工程系统研究人员不可缺少的设计分析工具。通过对单螺杆挤出机的仿真,可以为优化单螺杆挤出机的设计和控制加工过程以获得理想的产品提供科学依据和设计分析手段。基于这个目的,我们开发了单螺杆挤出过程的计算机仿真系统。 本文作者从挤出过程的数学模型分析入手,使用可视化程序语言Visual C++ 6.0,OpenGL,Access 97 等软件,开发了完全基于 Windows的单螺杆挤出过程的仿真系统。本系统能近似地模拟挤出过程,并预测挤出机的质量流率、沿螺槽的压力和温度分布、固体床的分布,以及能量消耗。 本论文的研究工作主要集中在以下几个方面:1 较为详细的阐述了单螺杆挤出机挤出过程的叁段、七区物理模型和各区段的数学模型及它们的求解方法。这部分是仿真系统的核心和基础,直接决定着仿真结果的准确性与可信度。2 介绍了仿真系统的动画制作技术。包括动画的制作技术及制作过 I<WP=6>北京化工大学硕士学位论文程。通过动画技术可以直观的看到单螺杆挤出过程中物料的相变历程,建立了良好的人机对话环境。3 进行了仿真结果的分析。通过对仿真结果进行分析,验证了仿真系统的可信度,为以最少的投入,最短的时间,实现直观、真实的显示整个塑炼过程,实现对挤出过程的实时监控的目标迈出了第一步。
王振华[9]2014年在《基于熔融沉积法的人工骨支架快速成型机喷丝技术研究》文中研究说明骨组织工程是未来骨修复的发展方向。它用可生物降解的材料制造与骨骼形状和物理性能相似的、疏松多孔的人工骨支架作为新骨生长成型的载体。其中人工骨支架的制造尤为重要，采用熔丝沉积快速成型制造骨支架有很多优势，论文以此方法为研究对象，研究了与喷丝技术相关的几个问题。首先，分析了螺杆挤出理论，运用该理论和聚合物流变学理论，推导了非牛顿流体流经流道时螺杆转速与喷丝速度的关系。建立了细丝截面的数学模型，并推导了丝宽的计算公式。建立了细丝喷出后冷却的数学模型，同时求出了解。其次，对微型螺杆挤出系统进行了设计。建立了喷丝过程的仿真模型，用POLYFLOW软件仿真了几个主要螺杆参数对流率、停留时间、混合性的影响，根据结果优化了螺杆的设计。对细丝冷却过程温度变化及相关影响因素进行了仿真，包括流率、环境温度、流体流入喷嘴的温度对喷丝温度的影响；出丝横截面积、对流换热系数、喷丝温度、风扇转速等对冷却时间的影响。为确定合适的成型速度和提高成型速度提供了指导。最后，用实验的方式测定了送丝机构能提供的最大送丝力、丝宽、挤出胀大比和细丝的塌陷变形程度。
王大中[10]2018年在《玻纤增强尼龙体系体积拉伸流变共混制备及其结构性能研究》文中指出玻纤增强尼龙是一种性能卓越的热塑性工程塑料,具有高强度、高韧性、良好的尺寸稳定性、耐磨、自润滑和耐腐蚀等优异的综合性能,在日常生活和工业生产中有着极其广泛的应用。然而,传统玻纤增强尼龙的共混加工以螺杆挤出为主,这种基于剪切流变的成型加工方法,由于流场内的强剪切作用力,连续的玻纤被大幅度剪断,玻纤分散效果差,影响制品的力学性能和外观。同时,螺杆共混加工热机械历程长,加工过程中尼龙树脂基体容易发生降解,影响制品长期热氧老化、蠕变和老化等特征性能。可见传统的螺杆加工方法及设备不能有效地解决尼龙的加工难题。本文率先将基于体积拉伸流变的聚合物成型加工新方法和新理念应用于玻纤增强尼龙的成型加工,采用以体积拉伸流变为主导的双轴偏心转子挤出机对玻纤增强尼龙进行挤出加工,研究了体积拉伸流变作用下玻纤增强尼龙的加工过程及机理,并探讨了体积拉伸流变挤出的玻纤增强尼龙6/66的加工工艺、玻纤保留长度、表面外观、基本力学性能和本构性能,采用CT扫描和仿真模拟对制品的玻纤取向进行研究,为实现玻纤增强尼龙的工业生产和应用提供新思路及理论依据,对丰富玻纤增强尼龙的成型加工理论和应用实践具有重要的学术价值。本文采用以体积拉伸流变为主导的双轴偏心转子挤出机,首次实现了玻纤增强尼龙6/66的共混加工制备。在体积拉伸流变场的作用下,玻纤在树脂基体中分散均匀。通过挤出工艺条件的优化,聚合物中的玻纤保留长度可达750μm,比双螺杆挤出制备的聚合物玻纤保留长度提升2倍以上,冲击性能提高1倍以上,同时可获得良好制品的外观。双轴偏心转子挤出机具有热机械历程短、加工能耗低等优点,加工过程中体积拉伸流变起支配作用,避免由于剪切造成尼龙基体树脂的降解,维持聚合物树脂粘度的加工稳定性。与双螺杆挤出制备的聚合物相比,双轴偏心转子挤出机共混制备的聚合物的耐黄变、长期热氧老化、蠕变和疲劳等特征性能更优异。本文采用CT扫描技术,对双轴偏心转子挤出机制备的玻纤增强尼龙制品的玻纤取向进行了研究,探讨了制品厚度方向上不同位置的玻纤取向规律,并采用Moldflow模流分析软件,选用开放性最高的RSC玻纤模型,调整合理的相互作用系数Ci和闭合因子k,较为准确地预测制品的玻纤取向,为该类玻纤增强材料的应用提供实际指导。
参考文献：
[1]. 单螺杆挤出机过程仿真[D]. 马定. 北京化工大学. 2001
[2]. 阶梯状双螺杆挤出机流场分析和结构设计[D]. 李建平. 河北工程大学. 2016
[3]. 双阶挤出过程动态特性及控制方法研究[D]. 万美. 北京化工大学. 2011
[4]. 双阶挤出系统远程监控及动态特性实验研究[D]. 倪梓桐. 北京化工大学. 2009
[5]. 聚对苯二甲酰对苯二胺缩聚反应挤出过程的叁维数值模拟[D]. 唐豪. 华东理工大学. 2016
[6]. 粘度和间隙对精密螺杆泵点胶胶量影响规律研究[D]. 江朋. 中南大学. 2008
[7]. 用于单螺杆挤出过程仿真的螺杆参数数据库的开发[J]. 刘坤伦, 任冬云, 任志敏. 塑料. 2002
[8]. 单螺杆挤出机塑炼过程的计算机仿真系统[D]. 席世亮. 北京化工大学. 2003
[9]. 基于熔融沉积法的人工骨支架快速成型机喷丝技术研究[D]. 王振华. 哈尔滨工业大学. 2014
[10]. 玻纤增强尼龙体系体积拉伸流变共混制备及其结构性能研究[D]. 王大中. 华南理工大学. 2018
标签：有机化工论文; 挤出机论文; 双螺杆挤出机论文; 尼龙纤维论文; 增强尼龙论文; 仿真软件论文; 尼龙66论文; 螺杆泵论文;