周期性变化速比双转子混合器混合性能的研究

发布时间：2017-09-29 04:24

  本文关键词：周期性变化速比双转子混合器混合性能的研究

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【摘要】：本课题旨在研究周期性变化速比双转子混合器的混合性能。首先,搭建了双转子混合器实验平台,并建立了数字图像处理方法量化评价混合性能的实验方案。本文以聚丙烯红色色母粒/聚丙烯为物料体系,分析了非充满状态下不同参数对双转子混合器混合性能的影响,同时验证了数字图像处理方法量化评价混合性能的可行性。并结合实验与数值模拟的研究,揭示充满状态下双转子混合器的混合性能及其混合机理。其次,采用数值模拟分析了周期变化速比双转子混合器的流场特征,并研究了周期性变化速比参数——速比变化幅度H与变化周期T对混合器内流场特征参数的影响。在此基础之上,通过实验研究了周期性变化速比不同工况下,双转子混合器混合性能的变化规律。此外,为了突出惯性作用的影响,通过增强物料体系局部密度来增强惯性作用,使周期性变化速比运行模式中流体无规则运动得到体现。并通过实验研究了局部惯性作用增强前后,周期性变化速比不同参数对双转子混合器混合性能的影响。1、根据前人对间歇式混合器的研究,搭建了双转子混合器实验平台。基于示踪剂颜色分布均匀性,编写MATLAB程序,建立了混合性能量化评价体系——数字图像处理方法。对比聚丙烯红色色母粒/聚丙烯在混合器的混合效果,分析了非充满状态下不同参数对双转子混合器混合性能的影响。同时,验证了数字图像处理方法量化评价混合性能的可行性。2、建立双转子混合器二维几何模型,采用数值模拟分析方法研究了周期性变化速比双转子混合器流场内的流场特征,并分析了速比变化幅度与速比变化周期不同工况下,流场内平均剪切应力、耗散功率、转子扭矩的变化规律。此外,应用公式推导法分析了转子相位差随时间的瞬态变化情况。3、周期性变化速比双转子混合器混合性能的研究：通过聚丙烯红色色母粒/聚丙烯共混实验,探究了速比变化幅度与速比变化周期对周期性变化速比双转子混合器混合性能的影响。为了突出周期性变化速比运行模式中惯性作用的影响,在物料体系中加入小钢珠,通过增强物料体系局部密度来增强惯性作用,使周期性变化速比运行模式中流体无规则运动得到体现。经实验探究了局部惯性作用增强前后,不同周期性变化速比运行模式对双转子混合器混合性能的影响。4、为了较深入的了解双转混合器的工作原理,本文结合实验与数值模拟的研究,揭示了物料充满状态时相对旋转方向、转速、转了相位差等不同参数下双转子混合器的混合机理,并分析了以上参数对双转子混合器混合性能的影响。本文研究内容拓展了间歇式双转子混合器的驱动模式,丰富了物料混合运动形式,并提出了综合量化评价混合性能的理论体系。
【关键词】：周期性变化速比双转子混合器 实验与数值模拟 数字图像处理方法 量化评价混合性能 惯性
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.71
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 课题来源15-16
• 1.2 间歇式混合器16-19
• 1.2.1 间歇式混合器混合性能的研究16-18
• 1.2.2 间歇式混合器的混合应用18-19
• 1.3 混合性能的评价指标19-23
• 1.3.1 实验法混合性能评价指标19-20
• 1.3.2 数值模拟混合性能评价指标20-23
• 1.4 本文研究内容23-25
• 第二章 基于数字图像处理方法的双转子混合器混合性能评价25-45
• 2.1 实验25-27
• 2.1.1 实验装备25-26
• 2.1.2 实验物料26
• 2.1.3 实验流程26-27
• 2.2 混合效果量化评价指标27-29
• 2.3 结果与分析29-42
• 2.3.1 混合时间对双转子混合器混合性能的影响29-32
• 2.3.2 填充度对双转子混合器混合性能的影响32-35
• 2.3.3 速比对双转子混合器混合性能的影响35-39
• 2.3.4 转子相对旋转方向与喂料方式对双转子混合器混合性能的影响39-42
• 2.4 本章小结42-45
• 第三章 周期性变化速比双转子混合器流场特征的数值模拟研究45-65
• 3.1 数值模拟45-49
• 3.1.1 几何模型及工况说明45-48
• 3.1.2 基本假设及数学方程48
• 3.1.3 网格划分与边界条件48-49
• 3.2 周期性变化速比双转子混合器左右转子相位差的计算49-51
• 3.2.1 转子角速度50
• 3.2.2 时间t内转子转过的角度50-51
• 3.2.3 左右转子转过的相位差51
• 3.3 结果与分析51-63
• 3.3.1 剪切应力场分布及其统计分析52-56
• 3.3.2 耗散功率56-57
• 3.3.3 转子扭矩57-59
• 3.3.4 转子相位差59-63
• 3.4 本章结论63-65
• 第四章 周期性变化速比双转子混合器混合性能的实验探究65-77
• 4.1 介绍65-66
• 4.2 实验66-68
• 4.2.1 实验设备与物料66-67
• 4.2.2 实验流程67
• 4.2.3 局部惯性增强及调节67-68
• 4.3 结论与分析68-75
• 4.3.1 钢珠对混合效果的改善作用68-70
• 4.3.2 局部惯性增强前后速比变化幅度H对混合性能的影响70-73
• 4.3.3 局部惯性增强前后速比变化周期T对混合性能的影响73-75
• 4.4 本章结论75-77
• 第五章 结论与展望77-79
• 5.1 论文的主要结论77-78
• 5.2 对课题研究的展望78-79
• 参考文献79-83
• 附录83-97
• 致谢97-99
• 研究成果及发表的学术论文99-101
• 作者与导师简介101-102
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书102-103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 缪国斌;田华;谢林生;;双转子连续混炼机混炼段的剪切应力[J];常州大学学报(自然科学版);2011年04期

2 毕超;闫新华;付志峰;江波;;连续混炼装备混合性能的对比研究[J];工程塑料应用;2010年06期

3 Paul W. Cleary;Matthew D. Sinnott;;Assessing mixing characteristics of particle-mixing and granulation devices[J];Particuology;2008年06期

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本文编号：939970