双螺杆挤出机流道流场和操作参数的数值模拟研究进展

栗 阳,王振文,吴 敏

(中国农业大学工学院,北京 100083)

在20世纪30年代,双螺杆挤出机才真正用于聚合物的加工。双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机的基础上发展起来的,具有优良的加料性能和挤出混合性能,因此,广泛用于挤出制品的加工中[1]。单螺杆挤出机具有结构简单、制造安装方便、价格便宜的优点,但是与双螺杆挤出机相比,其生产效率低、输送能力差、自洁性差[2]。因此,双螺杆挤出机得到了广泛应用和发展。双螺杆挤出机由传动装置、加料装置、料筒和螺杆等几个部分组成,其中主要机械部位是传动装置和螺杆,因此,传动技术和挤出技术是双螺杆挤出机的关键性技术[3],挤出技术中包含螺杆几何结构的优化和操作参数的改进。

在双螺杆挤出加工过程中,物料从进料口进入,在双螺杆的推动作用下,物料沿着挤出方向前进。在双螺杆和机筒组成的“∞”形流道中[4],物料经过加压、剪切、混合,从流道出口的口模中瞬间挤出,物料从高温高压突然降低至常温常压而发生膨化。按照螺杆段的不同功能,沿挤出方向流道大致可分为固体输送段、熔融段和熔体输送段。由于物料处于固体时物料特性的复杂性和不确定性,对固体输送段的研究相对较少[5]。

目前,对双螺杆挤出机的研究,主要集中在螺纹几何结构和操作参数对挤出过程和挤出品质的影响。国内外大部分学者通过实验分析得到了一些关于几何结构和操作参数方面的成果,大量围……