螺杆塑化系统强化传热的数值模拟及场协同分析
发布时间：2021-01-24 22:15
塑料制品广泛的被应用于生产生活的各个方面,在当今社会发挥着重要的作用。塑料制品与金属制品不同,聚合物材料在加工成型时经历了加热变形,熔融流动,固化成型等过程,其中塑化制品的质量和传热效率的高低是塑料加工过程中的两个重要指标。传统的螺杆塑化系统在提高塑化制品质量和增强传热效率时,未考虑过通过增强传质的途径来实现强化传热。为此,本课题组基于聚合物熔体微积分强化对流传热与高效塑化的新思路,设计出一种可以实现径向强制对流传热传质的新型螺杆—场协同螺杆。并对其进行强化传热场协同分析,以期能够达到提高物料在塑化过程的均匀性和传热效率的目的,并将场协同理论的应用拓展至高黏度非牛顿流体强化传热领域。本文在本课题组前期研究成果的基础上,基于场协同理论并通过数值计算的方法进一步分析该新型螺杆与传统螺杆结构在塑化过程中的传热性能,并对其进行结构优化。本文取得的研究成果如下:（1）对组成场协同螺杆的扭转元件进行机理研究:对其进行了结构设计原理分析和强化传热传质机理分析,并阐述了本文用来评价螺杆流动和传热性能的各项指标,通过对流体流线图,流速矢量图,温度分布图,换热性能和场协同的角度进行分析,得出扭转元件较普通...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１注塑成型制品??
?ＩＩ?１??图１－２注射机结构图??Ｆｉｇ．１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍａｃｈｉｎｅ??高分子材料作为塑化产品的重要功能材料之一，与其他简单流体相比，它具有高??粘度，非牛顿性，粘度等参数随温度变化大等特点，聚合物材料这些多变的物理性质??和在塑化过程中的流动传热的复杂性，导致在研宄注塑机，挤出机等设备在高聚物加??工成型过程的相关传热机理变得非常困难。??挤出机的挤出理论经过前人的研究与修正，已经形成了较完整的单螺杆挤出理论，??它可以概括为以下三个理论，每个理论对应到螺杆塑化的位置如图１－３所示：??／各体输送段：｜：熔融段?１?固体输送段．??￥熔体输送理论（熔融理论）￣（固体输送理／／??图１－３注塑螺杆示意图??Ｆｉｇ．１－３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｓｃｒｅｗ??１．２螺杆塑化系统的数值模拟与理论研究??１．２．１塑化系统的理论研究??在固体输送理论方面的研究，该理论最早是由Ｄａｍｅｌｌｈｅ和Ｍｏｌ提出的，所依据??的是固体对固体的摩擦的静力平衡［２］。在此基础上，Ｂｒｏｙｅｒ和Ｔａｄｍｏｒ等人作了进一??２??
工成型过程的相关传热机理变得非常困难。??挤出机的挤出理论经过前人的研究与修正，已经形成了较完整的单螺杆挤出理论，??它可以概括为以下三个理论，每个理论对应到螺杆塑化的位置如图１－３所示：??／各体输送段：｜：熔融段?１?固体输送段．??￥熔体输送理论（熔融理论）￣（固体输送理／／??图１－３注塑螺杆示意图??Ｆｉｇ．１－３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｓｃｒｅｗ??１．２螺杆塑化系统的数值模拟与理论研究??１．２．１塑化系统的理论研究??在固体输送理论方面的研究，该理论最早是由Ｄａｍｅｌｌｈｅ和Ｍｏｌ提出的，所依据??的是固体对固体的摩擦的静力平衡［２］。在此基础上，Ｂｒｏｙｅｒ和Ｔａｄｍｏｒ等人作了进一??２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]单螺杆橡胶挤出机三维非等温流动数值模拟[J]. 陈佳兴,李子然. 材料科学与工艺. 2018(01)
[2]新型扭转元件塑化过程数值模拟[J]. 鉴冉冉,谢鹏程,丁玉梅,阎华,杨卫民. 塑料. 2016(05)
[3]人字形波纹板相变流动及换热特性研究[J]. 李明春,肖刚,史和春,刘焕磊,陈冬,骆仲泱. 工程热物理学报. 2016(03)
[4]PVC木塑单螺杆挤出机熔融段的熔融过程[J]. 陈作炳,谢强,杜佳佳,李影,刘涛. 塑料. 2015(05)
[5]不同结构单螺杆屏障混炼元件混合特性研究[J]. 高岗,谢林生,马玉录,刘迎,陈涛. 中国塑料. 2015(09)
[6]瞬态熔融理论在单螺杆挤出机中研究进展[J]. 金晓明,贾明印,薛平,李珊珊. 当代化工. 2015(01)
[7]螺旋槽管强化传热数值模拟及其场协同分析[J]. 汤亮,李晓敏,龚发云. 武汉大学学报(工学版). 2014(05)
[8]非均匀热流边界条件下螺旋管内流动传热的场协同分析[J]. 崔文智,尹飞. 化工学报. 2014(S1)
[9]扩缩管充分发展层流的强化传热场协同分析[J]. 肖春华,桂业伟,朱国林. 空气动力学学报. 2013(03)
[10]注射机屏障型螺杆结构设计及其数值模拟研究[J]. 柳天磊,王建鸿,杜遥雪. 塑料科技. 2013(01)
博士论文
[1]螺旋沟槽单螺杆挤出机新型挤出理论研究[D]. 潘龙.北京化工大学 2012
[2]同向双螺杆挤出机熔融段熔融传热过程研究[D]. 梁畅.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]单螺杆螺压过程推进剂流变参数及物料混合特性的数值模拟研究[D]. 周克.南京理工大学 2015
[2]PVC木塑单螺杆挤出机熔融段的数值模拟研究[D]. 杜佳佳.武汉理工大学 2014
[3]注塑螺杆塑化过程的数值模拟及参数优化研究[D]. 张振然.浙江大学 2014
[4]螺纹螺旋管强化传热的数值模拟及场协同分析[D]. 淦吉昌.南昌大学 2012
[5]SK型制冷换热器传热与流阻特性的实验研究[D]. 王学磊.重庆大学 2011
[6]注塑机塑化理论的研究及其应用[D]. 戴晓静.浙江大学 2004
[7]单螺杆挤出机固液混合物料输送理论研究[D]. 陈立芳.北京化工大学 2002
本文编号：2998028
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１注塑成型制品??
?ＩＩ?１??图１－２注射机结构图??Ｆｉｇ．１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍａｃｈｉｎｅ??高分子材料作为塑化产品的重要功能材料之一，与其他简单流体相比，它具有高??粘度，非牛顿性，粘度等参数随温度变化大等特点，聚合物材料这些多变的物理性质??和在塑化过程中的流动传热的复杂性，导致在研宄注塑机，挤出机等设备在高聚物加??工成型过程的相关传热机理变得非常困难。??挤出机的挤出理论经过前人的研究与修正，已经形成了较完整的单螺杆挤出理论，??它可以概括为以下三个理论，每个理论对应到螺杆塑化的位置如图１－３所示：??／各体输送段：｜：熔融段?１?固体输送段．??￥熔体输送理论（熔融理论）￣（固体输送理／／??图１－３注塑螺杆示意图??Ｆｉｇ．１－３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｓｃｒｅｗ??１．２螺杆塑化系统的数值模拟与理论研究??１．２．１塑化系统的理论研究??在固体输送理论方面的研究，该理论最早是由Ｄａｍｅｌｌｈｅ和Ｍｏｌ提出的，所依据??的是固体对固体的摩擦的静力平衡［２］。在此基础上，Ｂｒｏｙｅｒ和Ｔａｄｍｏｒ等人作了进一??２??
工成型过程的相关传热机理变得非常困难。??挤出机的挤出理论经过前人的研究与修正，已经形成了较完整的单螺杆挤出理论，??它可以概括为以下三个理论，每个理论对应到螺杆塑化的位置如图１－３所示：??／各体输送段：｜：熔融段?１?固体输送段．??￥熔体输送理论（熔融理论）￣（固体输送理／／??图１－３注塑螺杆示意图??Ｆｉｇ．１－３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｓｃｒｅｗ??１．２螺杆塑化系统的数值模拟与理论研究??１．２．１塑化系统的理论研究??在固体输送理论方面的研究，该理论最早是由Ｄａｍｅｌｌｈｅ和Ｍｏｌ提出的，所依据??的是固体对固体的摩擦的静力平衡［２］。在此基础上，Ｂｒｏｙｅｒ和Ｔａｄｍｏｒ等人作了进一??２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]单螺杆橡胶挤出机三维非等温流动数值模拟[J]. 陈佳兴,李子然. 材料科学与工艺. 2018(01)
[2]新型扭转元件塑化过程数值模拟[J]. 鉴冉冉,谢鹏程,丁玉梅,阎华,杨卫民. 塑料. 2016(05)
[3]人字形波纹板相变流动及换热特性研究[J]. 李明春,肖刚,史和春,刘焕磊,陈冬,骆仲泱. 工程热物理学报. 2016(03)
[4]PVC木塑单螺杆挤出机熔融段的熔融过程[J]. 陈作炳,谢强,杜佳佳,李影,刘涛. 塑料. 2015(05)
[5]不同结构单螺杆屏障混炼元件混合特性研究[J]. 高岗,谢林生,马玉录,刘迎,陈涛. 中国塑料. 2015(09)
[6]瞬态熔融理论在单螺杆挤出机中研究进展[J]. 金晓明,贾明印,薛平,李珊珊. 当代化工. 2015(01)
[7]螺旋槽管强化传热数值模拟及其场协同分析[J]. 汤亮,李晓敏,龚发云. 武汉大学学报(工学版). 2014(05)
[8]非均匀热流边界条件下螺旋管内流动传热的场协同分析[J]. 崔文智,尹飞. 化工学报. 2014(S1)
[9]扩缩管充分发展层流的强化传热场协同分析[J]. 肖春华,桂业伟,朱国林. 空气动力学学报. 2013(03)
[10]注射机屏障型螺杆结构设计及其数值模拟研究[J]. 柳天磊,王建鸿,杜遥雪. 塑料科技. 2013(01)
博士论文
[1]螺旋沟槽单螺杆挤出机新型挤出理论研究[D]. 潘龙.北京化工大学 2012
[2]同向双螺杆挤出机熔融段熔融传热过程研究[D]. 梁畅.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]单螺杆螺压过程推进剂流变参数及物料混合特性的数值模拟研究[D]. 周克.南京理工大学 2015
[2]PVC木塑单螺杆挤出机熔融段的数值模拟研究[D]. 杜佳佳.武汉理工大学 2014
[3]注塑螺杆塑化过程的数值模拟及参数优化研究[D]. 张振然.浙江大学 2014
[4]螺纹螺旋管强化传热的数值模拟及场协同分析[D]. 淦吉昌.南昌大学 2012
[5]SK型制冷换热器传热与流阻特性的实验研究[D]. 王学磊.重庆大学 2011
[6]注塑机塑化理论的研究及其应用[D]. 戴晓静.浙江大学 2004
[7]单螺杆挤出机固液混合物料输送理论研究[D]. 陈立芳.北京化工大学 2002
本文编号：2998028
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