基于ployflow模拟软件对螺压工艺的安全性研究(3)
1.1 螺杆挤出过程
螺杆挤出机在聚合物工业中占有非常突出的地位。在聚合物工业中，螺杆挤出机可以：1,，作为塑化泵生产出熔体流，向型材机头供料；2，用于连续混合和配料；3，作为连续化学反应器；4，作为脱挥发装置。在普通双基推进剂和改性双基推进剂的成型中，最常用的就是螺旋压伸成型工艺。当前所使用的螺旋压伸成型工艺，有单螺杆挤压成型（如图1.1）、双螺杆挤压成型等。双螺杆成型是在单螺杆的基础上发展起来的，尽管混合性能好，但很多工艺还不是很完善，因而在推进剂生产企业中还是单螺杆占主导位置，同时单螺杆挤出工艺在其他工业生产中也有着广泛应用（如塑料挤出、橡胶挤出等）。在我国机械行业中每年生产2000~3000台挤出机，其中75%~80%是单螺杆挤出机，由此可见单螺杆挤出的重要地位[4]。
1.1 螺压机结构示意图
1—夹头；2—机体；3—铜套；4—加料斗；5—螺杆；6—机座
研究者研究单螺杆挤出机的挤出理论迄今有90年的历史，可分为三个研究时期。第一时期为上世纪中页以前，研究的重点放在螺杆的固体输送理论以及计量段流场、熔融流率以及运转能耗的计算；第二个时期为上世纪50年代至70年代，这段时间研究者多通过实验的方式，对第一个时期的研究结果进一步进行了深入的探讨；第三个时期为上世纪70年代以后，这段时间理论成果特别丰富，提出了经典的单螺杆基础过程熔融模型，并经过不断的修正，形成了较完善的单螺杆挤出理论。近数十年大家通过实验与计算机数值模拟相结合的方式，又得到了一些新的研究成果。
K.WilczyÄski[5]通过数篇论文基于单螺杆挤出模型（Single-Screw Extrusion Model，简写SSEM）对单螺杆挤出机的性能进行了研究，将螺杆分为加料、均化、计量、排气等区域进行了数值分析，重点研究了加料段的温度、压力变化曲线。Jaluria[6]通过集中从操作条件、挤出机的几何特性以及机筒的摩擦等三方面研究了的螺杆固体输送模型。同时通过研究螺槽欠料区的物料特性，得到满料区物料的特性，得到这些数据有助于测定输送段物料的温度和压力状况，同时对于整个螺压过程的模拟提供了数据和参考值，很有意义。胡冬冬，陈晋南[7]等运用POLYFLow软件，分别对啮合同向和异向双螺杆挤出机中的螺纹块流道进行了流场计算，并在此基础上对物料粒子的运动轨迹进行了可视化模拟，他们发现在啮合同向双螺杆挤出机中，绝大多数物料粒子是绕两根螺杆沿着“m”形轨迹向前运动的；在啮合异向双螺杆挤出机中，绝大多数物料粒子绕着其中一根螺杆做螺旋运动。彭炯，陈晋南[8]利用网络叠加技术研究了同向旋转双螺杆挤出机计量段中聚合物挤出的模拟，他们得出，借助数值模拟结果,采取必要的措施控制局部高温高压,不但可以提高产品质量,延长机器寿命,同时可以对双螺杆中聚合物混合的优化以及对双螺杆的设计提供理论指导。Robin K. Connelly , Jozef L. Kokini[9]等在Polyflow软件中模拟评估了混合单双螺杆混合器的聚一团生成速度分布和粒子轨迹罗流流动模型。他们发现，总体而言，双螺杆混合器的混合效果和效率显著优于二文单螺杆机，虽然在双螺杆混炼机叶片附近仍有不良混合的堵塞。该READCO连续双螺杆混合器中，二文双螺杆的几何形状通常采用交错排列的叶片。同样，单螺杆挤出机连续混炼机和使用这种类型的几何体也经常有交错安排，差距在双螺杆允许两半之间的物质交换。这些二文模拟表明为什么这些三文几何形态以效用最大化是必要的。
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