超临界二氧化碳和聚丙烯非牛顿气液两相流的数值模拟
发布时间：2021-07-11 09:15
近几年来,开发的主要微孔注射成型技术有Mucell、Ergocell和ProFoam,它们的技术区别在于超临界流体注入和计量方式的不同,在微孔发泡注射成型过程中,超临界流体在聚合物熔体中的混合和溶解时微孔注射成型成功的第一步,也是成型过程中至关重要的一步,制得好的气体-聚合物混合物是工业塑化装置所面临的真正挑战,均相溶液制得后,才可以进行微孔注射成型的第二步,泡孔成核,为了得到泡孔结构良好的注塑件,螺杆必须设计有混合段,从而改变存在于螺杆顶部到底部处气泡的位置,使气体和熔体能够充分混合。要得到优异和稳定性良好的泡孔结构,制备均相溶液这一步显得尤为重要,因此对螺杆结构提出了更高的要求。本文提出了一种扭转混合元件可作为螺杆的混合段,该扭转元件能保证混合元件中物料的上下运动使物料可以从上层置换到底层,可以促进超临界流体更均匀地溶解在聚合物溶液中。论文以扭转混合元件为研究对象,通过CFD数值模拟的方法分析超临界二氧化碳和PP气液两相混合流动的内部流场,综合考虑非牛顿气液两相流的流动特点,选择合适的湍流模型（SST k-ω模型）和两相流模型（欧拉模型）,并针对二氧化碳的密度和黏度特性编译了相应的...
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２双阶螺杆微孔发泡注塑成型设备??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｓｃｒｅｗ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｆｏａｍ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??
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水滴进入熔融聚合物中。这是因为多空烧结环上有大量的小??孔，分布在环和熔体之间的整个接触面上。??采用这种方法时，单相溶液这一概念就不再适用了。这是因为气滴从多孔烧??结金属环中出来太小，可能就需要一种新的理论去解释这一用于实际加工的方??法。这样，可能就需要附加静态混合器来使富气体熔体更加均匀。这种技术既可??以用二氧化碳，也可以用氮气做发泡剂。这种设计的一个优势就是改造方案费用??不高，其使用传统螺杆和注射装置，只需要增加喷嘴和气体工作站就可以得到泡??孔结构优异的发泡注塑件。图１－４给出了这种特殊喷嘴的结构示意图。??连接喷嘴仲??諍态混合器?＼＼?＿??—－—－…丨：？，■■明－．１?－．．．?Ｉ?．一賴－一－??ｔｉ?厂?ｒ￣ｒ?＿ｕ??连接塑化单元??龟雷结构??图１－４鱼雷喷嘴结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｏｒｐｅｄｏ?ｎｏｚｚｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??（５）?Ｅｒｇｏｃｅｌｌ微孔发泡注塑成型技术［２１￣２３］??Ｄｅｍａｇ?Ｅｒｇｏｔｅｃｈ在德国Ｋ２００１展览会上推出了Ｅｒｇｏｃｅｌｌ塑料微孔发泡注塑技??术，其原理是：在动态混合器中制备单相溶液，将气体加到混合器中，并与熔体??混合。利用动态混合器将二氧化碳或者液体加到来自传统塑化装置的熔融聚合物??中，然后将混合的富气体物料积聚在柱塞中。一旦达到注射量，柱塞将进行注射，??这种技术的缺点是需要增加动态混合器，可能不会将气体和熔融聚合物混合得很??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]气泡在扭转元件中的流动分散行为[J]. 鉴冉冉,谢鹏程,丁玉梅,杨卫民. 塑料. 2019(02)
[2]超临界二氧化碳钻井流体关键技术研究[J]. 邱正松,谢彬强,王在明,沈忠厚. 石油钻探技术. 2012(02)
[3]三种销钉螺杆在不同工艺参数下混合能力的数值模拟[J]. 余忠,柳和生,黄兴元,周献华. 塑料. 2011(02)
[4]CO2气体黏度、导热系数计算方法研究[J]. 杨建荣,王军闯. 内蒙古石油化工. 2010(21)
[5]微孔发泡注射成型设备及技术研究进展[J]. 李从威,周南桥,王全新. 工程塑料应用. 2008(10)
[6]销钉注塑螺杆对物料混合效果的研究[J]. 刘菊,董力群,梁军. 橡塑技术与装备. 2008(01)
[7]微孔塑料的注射成型研究进展[J]. 孙阳,刘廷华. 塑料. 2006(01)
[8]微孔发泡塑料注射成型技术及其新进展[J]. 彭响方,刘婷,兰庆贵,周南桥. 材料导报. 2005(01)
[9]二氧化碳热力学性质的理论计算[J]. 薛卫东,朱正和,邹乐西,张广丰. 原子与分子物理学报. 2002(01)
[10]超临界流体技术研究进展[J]. 肖建平,范崇政. 化学进展. 2001(02)
硕士论文
[1]扭转元件对聚合物螺杆塑化系统塑化性能的影响研究[D]. 谭伟华.北京化工大学 2019
[2]螺杆塑化系统强化传热的数值模拟及场协同分析[D]. 王萌萌.北京化工大学 2018
[3]微孔发泡注塑工艺研究[D]. 夏青.北京化工大学 2012
[4]医疗制品微发泡注塑成型工艺及设备的研究[D]. 边智.北京化工大学 2012
[5]黄原胶体系中气液混合过程的数值模拟与实验研究[D]. 段所行.烟台大学 2010
[6]超临界二氧化碳的热物性模型[D]. 富畅.贵州大学 2006
本文编号：3277804
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２双阶螺杆微孔发泡注塑成型设备??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｓｃｒｅｗ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｆｏａｍ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??
?北京化工大学硕士毕业论文???■?Ｉ??ｒ＾＾ａｇ＾ｆｆｌＰ＾Ｂ５ｉＢ＾—■ｇｏｅＩＴＭＳ??＾－－％５ｋ－：ｒｊ｜??图１－２双阶螺杆微孔发泡注塑成型设备??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｓｃｒｅｗ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｆｏａｍ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??该设备用于生产工业使用最多的塑料托盘产品，可实现一定程度上塑料托盘??的减重，尽管是一种老式设计，设备体积比较庞大，但该技术的优点是能生产泡??孔结构非常稳定的注塑件，现在仍有很多企业使用该技术来一些类似塑料托盘这??种多重量的大型制品。??（３）?Ｍｕｃｅｌｌ？微孔发泡注塑成型技术［１２＇１５３??Ｍｕｃｅｌｌ微发泡技术有其特殊的超临界流体计量装置和往复式螺杆，目前国内??外应用范围最广。图１－３给出了商业化的Ｍｕｃｅｌｌ微孔发泡注塑成型设备原理图。??Ｍｔｃｒｏ－ｃ？？ｔｕｌａｒ?Ｐｎｗｓｓｕｎｅ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｍｏｄｋＨｅ?〇?Ｐ??Ｈ｜｜｜??Ｆｏａｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ＳＣＦ?—??＼?ＳＣＦ?ｌｎ｜？？＊ｃｔｏｒｓ?Ｂ?Ｋ＾ｊｊｇｇｇｇ＾＞??ＬＥｆｃｄ?＼??＇?Ｓｔ？ｕｔｔ－ｏｆｆ?ｎｔｃｈＫｊｔｔｔｓ??ｍｍｓｇ＾ｍ??图１－３?Ｍｕｃｅｌｌ注射成型机设备原理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｍｕｃｅｌｌ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??使用Ｍｕｃｅｌ丨工艺必须在注塑机上安装特殊的螺杆和机筒，螺杆具有特殊的混??合段螺纹，这种设计的优点是可以使超临界流体充分溶解，通常将二氧化碳或氮??气通入机筒，在注射到模具
水滴进入熔融聚合物中。这是因为多空烧结环上有大量的小??孔，分布在环和熔体之间的整个接触面上。??采用这种方法时，单相溶液这一概念就不再适用了。这是因为气滴从多孔烧??结金属环中出来太小，可能就需要一种新的理论去解释这一用于实际加工的方??法。这样，可能就需要附加静态混合器来使富气体熔体更加均匀。这种技术既可??以用二氧化碳，也可以用氮气做发泡剂。这种设计的一个优势就是改造方案费用??不高，其使用传统螺杆和注射装置，只需要增加喷嘴和气体工作站就可以得到泡??孔结构优异的发泡注塑件。图１－４给出了这种特殊喷嘴的结构示意图。??连接喷嘴仲??諍态混合器?＼＼?＿??—－—－…丨：？，■■明－．１?－．．．?Ｉ?．一賴－一－??ｔｉ?厂?ｒ￣ｒ?＿ｕ??连接塑化单元??龟雷结构??图１－４鱼雷喷嘴结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｏｒｐｅｄｏ?ｎｏｚｚｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??（５）?Ｅｒｇｏｃｅｌｌ微孔发泡注塑成型技术［２１￣２３］??Ｄｅｍａｇ?Ｅｒｇｏｔｅｃｈ在德国Ｋ２００１展览会上推出了Ｅｒｇｏｃｅｌｌ塑料微孔发泡注塑技??术，其原理是：在动态混合器中制备单相溶液，将气体加到混合器中，并与熔体??混合。利用动态混合器将二氧化碳或者液体加到来自传统塑化装置的熔融聚合物??中，然后将混合的富气体物料积聚在柱塞中。一旦达到注射量，柱塞将进行注射，??这种技术的缺点是需要增加动态混合器，可能不会将气体和熔融聚合物混合得很??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]气泡在扭转元件中的流动分散行为[J]. 鉴冉冉,谢鹏程,丁玉梅,杨卫民. 塑料. 2019(02)
[2]超临界二氧化碳钻井流体关键技术研究[J]. 邱正松,谢彬强,王在明,沈忠厚. 石油钻探技术. 2012(02)
[3]三种销钉螺杆在不同工艺参数下混合能力的数值模拟[J]. 余忠,柳和生,黄兴元,周献华. 塑料. 2011(02)
[4]CO2气体黏度、导热系数计算方法研究[J]. 杨建荣,王军闯. 内蒙古石油化工. 2010(21)
[5]微孔发泡注射成型设备及技术研究进展[J]. 李从威,周南桥,王全新. 工程塑料应用. 2008(10)
[6]销钉注塑螺杆对物料混合效果的研究[J]. 刘菊,董力群,梁军. 橡塑技术与装备. 2008(01)
[7]微孔塑料的注射成型研究进展[J]. 孙阳,刘廷华. 塑料. 2006(01)
[8]微孔发泡塑料注射成型技术及其新进展[J]. 彭响方,刘婷,兰庆贵,周南桥. 材料导报. 2005(01)
[9]二氧化碳热力学性质的理论计算[J]. 薛卫东,朱正和,邹乐西,张广丰. 原子与分子物理学报. 2002(01)
[10]超临界流体技术研究进展[J]. 肖建平,范崇政. 化学进展. 2001(02)
硕士论文
[1]扭转元件对聚合物螺杆塑化系统塑化性能的影响研究[D]. 谭伟华.北京化工大学 2019
[2]螺杆塑化系统强化传热的数值模拟及场协同分析[D]. 王萌萌.北京化工大学 2018
[3]微孔发泡注塑工艺研究[D]. 夏青.北京化工大学 2012
[4]医疗制品微发泡注塑成型工艺及设备的研究[D]. 边智.北京化工大学 2012
[5]黄原胶体系中气液混合过程的数值模拟与实验研究[D]. 段所行.烟台大学 2010
[6]超临界二氧化碳的热物性模型[D]. 富畅.贵州大学 2006
本文编号：3277804
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