Komputerowe modelowanie procesów wytłaczania dwuślimakowego przeciwbieżnego – układy niekonwencjonalne ślimaków *

STRESZCZENIE: Przedstawiono zagadnienie komputerowego modelowania procesu wytłaczania dwuślimakowego przeciwbieżnego z zastosowaniem niekonwencjonalnych układów ślimakowych. Podano przykłady trójwymiarowego, nienewtonowskiego modelowania wybranych elementów niekonwencjonalnych. Zastosowano ogólnie zorientowany pakiet programów obliczeniowej mechaniki płynów CFD (computational fluids dynamics) – ANSYS Polyflow. Opisano metodę globalnego modelowania wytłaczania przeciwbieżnego, które ujmuje ten proces całościowo, z uwzględnieniem transportu tworzywa w stanie stałym, uplastyczniania tego tworzywa oraz jego przepływu po uplastycznieniu. Metoda ta bazuje na bezwymiarowych charakterystykach przepływowych ślimaków, definiujących zależności bezwymiarowego natężenia przepływu tworzywa i bezwymiarowego gradientu ciśnienia.

SŁOWA KLUCZOWE: polimery, wytłaczanie dwuślimakowe, modelowanie

ABSTRACT: Computer modeling of counter-rotating twin screw extrusion with the use of nonconventional screw configurations has been presented. Some examples of three-dimensional, non- -Newtonian modeling are shown. CFD generally oriented software ANSYS Polyflow has been used for modeling. Global modeling of counter-rotating extrusion is discussed which describes the process considering solid transport, melting and melt flow. The basis of this approach were screw pumping characteristics which defined the dimensionless flow rate and dimensionless pressure gradient.

KEYWORDS: polymers, twin screw extrusion, modeling

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Rauwendaal Ch. “Polymer Extrusion”. Munich: Hanser, 2014.
• Tadmor Z., Gogos C.G. “Principles of Polymer Processing”. New York: Wiley, 2006.
• Altinkaynak A., Gupta M., Spalding M.A., Crabtree S.L. “Melting in a Single Screw Extruder: Experiments and 3D Finite Element Simulations”. International Polymer Processing. 26 (2011): pp. 182÷196.
• Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.J. “Multipurpose Computer Model for Screw Processing of Plastics”. Polymer-Plastics Technology and Engineering. 51 (2012): pp. 626÷633.
• Teixeira C., Gaspar-Cunha A., Covas J.A. “Flow and Heat Transfer along the Length of a Corotating Twin Screw Extruder”. Polymer-Plastics Technology and Engineering. 51 (2012): pp. 1567÷1577.
• Hong M.H., White J.L. “Fluid Mechanics of Intermeshing Counter-Rotating Twin Screw Extruder”. International Polymer Processing. 13 (1998): pp. 342÷346.
• Hong M.H., White J.L. “Simulation of Flow in an Intermeshing Modular Counter-Rotating Twin Screw Extrusion”. International Polymer Processing. 14 (1999): pp. 136÷143.
• Wilczyński K., White J.L. “Experimental Study of Melting in an Intermeshing Counter-Rotating Twin Screw Extruder”. International Polymer Processing. 16 (2001): pp. 257÷262.
• Wilczyński K., White J.L. “Melting Model for Intermeshing Counter-Rotating Twin Screw Extruders”. Polymer Engineering & Science. 43 (2003): pp. 1715÷1726.
• Wilczyński K., Jiang Q., White J.L. “A Composite Model for Melting, Pressure and Fill Factor Profiles in a Metered Fed Closely Intermeshing Counter-Rotating Twin Screw Extruder”. International Polymer Processing. 22 (2007): pp. 198÷203.
• Jiang Q., White J.L., Yang J. “A Global Model for Closely Intermeshing Counter-Rotating Twin Screw Extruders with Flood Feeding”. International Polymer Processing. 25 (2010): pp. 223÷235.
• Jiang Q., Yang J., White J.L. “Simulation of Screw Pumping Characteristics for Intermeshing Counter-Rotating Twin Screw Extruders”. Polymer Engineering & Science. 51 (2011): pp. 37÷42.
• Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J. “Experimental Study of Melting of LDPE/PS Polyblend in an Intermeshing Counter-Rotating Twin-Screw Extruder”. Polymer Engineering & Science. 52 (2012): pp. 449÷458.
• Lewandowski A., Wilczyński K.J., Nastaj A., Wilczyński K. “A Composite Model for an Intermeshing Counter-Rotating Twin-Screw Extruder and Its Experimental Verification”. Polymer Engineering & Science. 55 (2015): pp. 2838÷2848.
• Wilczyński K., Nastaj A., Wilczyński K.J. “Melting Model for Starve Fed Single Screw Extrusion of Thermoplastics”. International Polymer Processing. 28 (2013): pp. 34÷42.
• Wilczyński K.J., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K. “A Composite Model for Starve Fed Single Screw Extrusion of Thermoplastics”. Polymer Engineering & Science. 54 (2014): pp. 2362÷2374.
• White J.L., Kim E.M. “Twin Screw Extrusion. Technology and Principles”. Munich: Hanser, 2010.
• White J.L., Potente H. “Screw Extrusion. Science and Technology”. Munich: Hanser, 2003.
• www.ansys.com/products/polyflow.
• Goger A., Vlachopoulos J., Thompson M.R. “Negative Pressures in Modeling Rotating Polymer Processing Machinery Are Meaningless But They Are Telling Something”. International Polymer Processing. 29 (2014): pp. 295÷297.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.5-6.88