离心式挤出机固体输送段的传热过程研究

论文摘要

离心式挤出机是一种新型聚合物加工机械,其主要创新点为将离心力场应用于挤出机的固体输送及增压。聚合物是一种在热状态下加工的物料,经历着从室温固态、受热熔融和冷却固化的热历程,而物料的熔融塑化快慢以及冷却的快慢会直接影响挤出生产率的高低以及制品质量,也就是说,温度控制对聚合物加工生产是至关重要的,本文主要是对离心式挤出机固体输送段进行传热的探索和研究。离心式挤出机的加热冷却方式不同于普通螺杆挤出机,包括三种基本传热方式,传热系统复杂。本文分析的理论基础是传统传热学,主要分析了辐射加热和对流传热两部分。具体来说,本文所做的主要工作有:一、根据离心式挤出机固体输送段的加热冷却方式,建立离心式挤出机固体输送段辐射传热和对流传热的数学模型,最终得到转鼓表面温升的数学表达式;二、根据离心式挤出机固体输送段的传热机理,设计出转鼓传热简化实验装置,用以对离心式挤出机固体输送段传热机理理论分析结果进行验证。实验测试结果表明,实验数据与理论分析值吻合良好。三、根据固体输送段传热数学模型计算得到的理论数据,用ANSYS软件对固体输送段分别进行了稳态分析及瞬态分析,得到了加热过程转鼓和物料的温度分布。数值分析表明,现有加热方式能够满足实际生产要求。离心式挤出机高速转鼓传热方式的设计研究以及分析为该机系列化和工业推广提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 挤出成型设备的发展现状和趋势
• 1.2.1 挤出成型设备的发展现状
• 1.2.2 挤出成型设备的发展趋势
• 1.3 传统挤出机传热机理的研究成果
• 1.4 离心力场在聚合物加工中的应用与发展现状
• 1.4.1 离心技术的应用
• 1.4.2 离心力场在聚合物加工中的应用与发展现状
• 1.5 本课题的目的和意义
• 1.6 本课题的主要研究内容
• 第二章 离心式挤出机固体输送段的传热机理
• 2.1 引言
• 2.2 离心式挤出机的加热冷却系统
• 2.2.1 离心式挤出机基本结构
• 2.2.2 加热冷却系统
• 2.3 离心式挤出机固体输送段数学传热模型的建立
• 2.3.1 基本假设
• 2.3.2 数学模型的建立
• 2.4 离心式挤出机转鼓的温升
• 2.5 转鼓表面预热温度
• 2.6 本章小结
• 第三章 固体输送段传热分析模拟实验
• 3.1 离心式挤出机固体输送段传热实验目的
• 3.2 离心式挤出机固体输送段传热模拟实验装置介绍
• 3.2.1 离心式挤出机固体输送段传热模拟实验装置的结构简介
• 3.2.2 离心式挤出机固体输送段传热模拟实验装置的主要设计参数
• 3.3 离心式挤出机固体输送段传热模拟实验
• 3.3.1 固体输送段传热模拟实验实验方案
• 3.3.2 数据处理
• 3.3.3 实验结果
• 3.4 实验结论
• 第四章 离心挤出机固体输送段传热分析数值模拟
• 4.1 转鼓以及 LDPE物料稳态温度分布数值分析
• 4.2 转鼓及内部LDPE物料温度分布瞬态数值分析
• 4.3 总结
• 第五章 全文总结
• 5.1 本文所做的主要工作和取得的阶段性成果
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文
• 作者及导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书