第06挤出原理单螺2.ppt

6.4 单螺杆挤出机熔体输送理论 螺杆挤出机几个主要功能，是在挤出段有压缩、熔体输送、混 合作用。 流动状态（ v x ， v z ），生产率（ Q ），功率消耗（ P ）的计算， 螺杆参数对 压力 、 温度 、 应力 、 剪切速率 的影响 常以 挤出段 的产量、消耗功率为主要计算依据 确定整个机器的产量估计量和功率估计量。 目的： 基本理论： 研究范围： 流体动力学 理论 使物料在机筒内得到最有效的混合，又以稳定的压力、温 度及流量输出，估计功率消耗量。 1 6 .4.1 熔料在螺槽中流动的 四种类型 ⑴ 正流（拖曳流、顺流） 方向： 产生： 大小： cos bz b V V ? ? 作用： 流型 : ⑵ 横流（环流） 方向： 大小： sin bx b V V ? ? 产生： 作用： 流型： 物料沿螺槽向机头方向的流动 由螺槽中受机筒摩擦拖曳作用而产生 挤出物料，输送 螺槽深度方向线性分布 沿螺槽垂直方向的流动 在螺槽中受机筒摩擦的作用 使物料在螺槽中横向翻转、横向混合、搅拌、热交换 （对流） 垂直于螺槽流动方向的环流 2 ⑶ 倒流：（压力倒流） 方向： 大小： 作用： 产生： 流型： ⑷ 漏流： 方向： 大小：一般 作用： 流型： 挤出机的总生产能力 d p L Q Q Q Q ? ? ? 净流 = 拖曳流 - 压力流 - 漏流 沿螺槽向机头 相反 方向 Qp 机头、口模、孔扳、虑网的阻力 阻碍物料正向移动，建立压力，形成压力下的回流， 纵向混合（生产能力损失） 按抛物线型分布 沿螺槽向机头 相反 的方向 间隙混合，剪切作用 线型或抛物线型 L d L p Q Q Q Q ?? ?? 、 3 6.4.2 熔料在螺槽中的速度分布 确定计量段的生产能力或功率消耗，必须确定速度分布 利用平行平板流动结果 1. 假设与模型 流体假设 ：① 不可压缩均匀的牛顿流体 流动假设 ：② 层流，定常数、等温、壁面无滑移，充分发展流 几何假设 ：③ 螺杆与机筒分别展开成平面，略去螺杆与机筒的 曲面效应 对于牛顿流体 3 0.12 H D ? 3 0.09 H D ? 对于非牛顿流体 不考虑曲面效应，误差 ε≤4 ％ 运动假设 : ④螺杆相对静止，机筒相对螺杆转动 受力假设 ： ⑤忽略重力和离心力 当螺槽宽度 W 大于螺槽深度 H 3 的 10 倍以上时， 计算证明： 略去侧壁的影响所造成的 ε≤8 ％ ? ?? ? ? ? 常数 0 V ?? ? 4 2. 边界条件 ? ? ? ? (0) 0 sin (0) 0 cos x x bx b z z bz b v v H V V v v H V V ? ? ? ? ? ? ? ? 3. 初始条件 0 t t ? 4. 建立简化方程 DV p g Dt ? ? ? ? ?? ? ?? ? 2 2 x v p x y ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 z z v v p z x y ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (6.4-1) (6.4-2a) 0 p y ? ? ? (6.4-2b) (6.4-2c) 5 说明：基本方程及其简化 流体力学中的运动微分方程： ? ? Dv p g Dt ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 写成直角坐标系中三维运动微分方程： 1 1 yx x x x x xx m x x m zx y z v v v v p v v v g t x y z x x y z ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1 y y y y xy yy zy x y m z m y v v v v p v v v g t x y z y x y z ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1 yz xz z z z z z m z m x y z z v v