同向旋转三螺杆挤出机固体输送段输送特性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.023

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (1): 160-165.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.023

同向旋转三螺杆挤出机固体输送段输送特性研究

李响¹(), 王东阳², 朱向哲¹()

^1.辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001
^2.抚顺市技师学院，辽宁抚顺 113123

收稿日期:2021-07-09 出版日期:2022-01-26 发布日期:2022-01-21
作者简介:李响（1990-），男，硕士研究生，从事高效节能石化设备研究，531300420@ qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(5197031333)

Research on conveying characteristics of solid conveying section of three⁃screw extruder

LI Xiang¹(), WANG Dongyang², ZHU Xiangzhe¹()

^1.School of Mechanical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China
^2.Fushun Technician Institute，Fushun 113123，China

Received:2021-07-09 Online:2022-01-26 Published:2022-01-21
Contact: ZHU Xiangzhe E-mail:531300420@ qq.com;xzzhu@ 126.com

摘要/Abstract

摘要：

基于离散元法分别对同向旋转的三螺杆以及双螺杆挤出机固体输送行为进行仿真模拟，对三螺杆挤出机颗粒速度分布以及受力分布进行分析，将三螺杆和双螺杆挤出机颗粒填充效率、输送质量以及质量流率进行对比分析。结果表明，位于螺棱和机筒附近位置的颗粒受到螺棱推力及机筒摩擦力影响较大，具有较高的速度；挤出机内部各区域颗粒填充顺序受螺杆旋转方向影响，位于啮合区的颗粒会受到另一侧螺杆的螺棱作用因而减小了颗粒间相对滑动的趋势，从而提高颗粒输送能力，三螺杆挤出机拥有更多的啮合区，因此其填充效率高于双螺杆挤出机；随着转速的升高，两种挤出机质量流率均明显提高；同等转速下，三螺杆挤出机质量流率较双螺杆挤出机提高了约25 %。

关键词: 三螺杆挤出机, 固体输送段, 填充效率, 输送质量, 质量流率

Abstract:

Based on the discrete element method， the solid conveying behaviors of a three?screw and a twin?screw extru?der were simulated respectively， and the particle movement trajectory， velocity distribution， and force distribution of the three?screw extruder were analyzed. The particles， filling efficiency， conveying quality and mass flow rates of the three?screw and twin?screw extruder were investigated comparatively. The results indicated that the particles located near the screw edge and barrel were greatly affected by the screw edge thrust and friction force of the barrel along with a higher speed. The filling sequence of particles in each area of the extruder was influenced by the direction of the screw rotation. The particles located in the meshing zone were affected by the spiral edge of the other side of the screw， which reduced the tendency of relative sliding between the particles and therefore improved the conveying capacity of the particles. There are more meshing areas on the three?screw extruder， so its filling efficiency is higher than that of the twin?screw extruder. As the rotation speed increases， the mass flow rates of the two extruders were improved significantly. Meanwhile， the mass flow rate of the three?screw extruder is about 25 % higher than that of the twin?screw extruder.

Key words: three?screw extruder, solid conveying section, filling efficiency, conveying quality, mass flow rate

中图分类号:

TQ320.66⁺3

李响, 王东阳, 朱向哲. 同向旋转三螺杆挤出机固体输送段输送特性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 160-165.

LI Xiang, WANG Dongyang, ZHU Xiangzhe. Research on conveying characteristics of solid conveying section of three⁃screw extruder[J]. China Plastics, 2022, 36(1): 160-165.

图/表 11

图1 双螺杆挤出机几何模型

Fig.1 Geometric model of twin?screw extruder

图2 三螺杆挤出机几何模型

Fig.2 Geometric model of tri?screw extruder

材料	密度/kg·m^-3	弹性模量/GPa	泊松比
钢	7 850	203	0.3
PE?HD	945	1.07	0.46

表1 材料物性

Tab.1 Material properties

相互作用	恢复系数	静摩擦因数	滚动摩擦因数
颗粒?颗粒	0.5	0.29	0.01
颗粒?挤出机	0.5	0.25	0.01

表2 接触属性

Tab.2 Contact attribute

图3 三螺杆挤出机颗粒速度分布图

Fig.3 Velocity distribution diagram of three?screw extruder particles

图4 三螺杆挤出机颗粒受力分布图

Fig.4 Force distribution diagram of the three?screw extruder particles

图5 三螺杆挤出机不同时刻颗粒填充状态的轴侧图

Fig.5 Axonometric view of the particle filling state of the three?screw extruder at different times

图6 三螺杆挤出机不同时刻颗粒填充状态的左视图

Fig.6 Left view of the three?screw extruder particle filling state at different times

图7 双螺杆挤出机不同时刻颗粒填充状态的轴侧图

Fig.7 Axonometric view of the particle filling state of the twin?screw extruder at different times

图8 2种挤出机填充率的曲线

Fig.8 Filling rate curves of two extruders

图9 输送颗粒质量

Fig.9 Quality of conveyed particles

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同向旋转三螺杆挤出机固体输送段输送特性研究

Research on conveying characteristics of solid conveying section of three⁃screw extruder

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