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1、密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告1目目 录录v课题研究的背景和意义课题研究的背景和意义v课题国内外研究动态和水平课题国内外研究动态和水平 v课题的研究目标、内容及存在的主要问题课题的研究目标、内容及存在的主要问题 v课题的研究方案课题的研究方案 v课题研究预期到达的成果课题研究预期到达的成果 v工作方案及时间安排工作方案及时间安排 密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告2 20 20世纪以来，随着高分子材料科学的开展以及人类社会对高分子材料的世纪以来，随着高
2、分子材料科学的开展以及人类社会对高分子材料的大量需求，各种功能的高分子材料已在国民经济的各个领域得到了广泛的应大量需求，各种功能的高分子材料已在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，橡胶作为高分子材料的重要一员，其作用越来越显得重要，橡胶产业已用，橡胶作为高分子材料的重要一员，其作用越来越显得重要，橡胶产业已成为国民经济支柱性产业，其产品遍布社会的每个领域，同时橡胶又是非常成为国民经济支柱性产业，其产品遍布社会的每个领域，同时橡胶又是非常重要的战略物资。而橡胶混炼又是高分子材料加工研究领域的重要的工序之重要的战略物资。而橡胶混炼又是高分子材料加工研究领域的重要的工序之一，自年创造密炼机以来，间歇
3、式密炼机时至今日仍是橡胶工业生产中的关一，自年创造密炼机以来，间歇式密炼机时至今日仍是橡胶工业生产中的关键设备。键设备。 密炼机是在开炼机根底上开展和完善起来的一种高剪切间歇式混炼密炼机是在开炼机根底上开展和完善起来的一种高剪切间歇式混炼设备，主要用于橡胶的塑炼及混炼。相对于开炼机来说，密炼机的密炼室是设备，主要用于橡胶的塑炼及混炼。相对于开炼机来说，密炼机的密炼室是完全密闭的，混炼过程中物料不会外泄，因而可防止混合物中添加剂的飞扬完全密闭的，混炼过程中物料不会外泄，因而可防止混合物中添加剂的飞扬及损失，并且可以参加液态添加剂。密炼室的密闭性有效地改善了工作环境，及损失，并且可以参加液态添加剂
4、。密炼室的密闭性有效地改善了工作环境，降低了劳动强度，缩短了生产周期，提高了生产效率并为自动化技术的应用降低了劳动强度，缩短了生产周期，提高了生产效率并为自动化技术的应用创造了条件，因此它已经成为橡塑工业中最关键的混炼设备。因此，密炼机创造了条件，因此它已经成为橡塑工业中最关键的混炼设备。因此，密炼机1.1 课题研究的背景课题研究的背景密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告3密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告结构的改进和整体性能的提高成为橡胶行业追逐的目标。但
5、是，众所周知，由结构的改进和整体性能的提高成为橡胶行业追逐的目标。但是，众所周知，由于密炼机对胶料的塑炼、混炼是在密闭的密炼室中进行的，人们无法直接观察于密炼机对胶料的塑炼、混炼是在密闭的密炼室中进行的，人们无法直接观察其内部的混炼情况，即物料在密炼室中的流动机理或流动情况，也无法判断密其内部的混炼情况，即物料在密炼室中的流动机理或流动情况，也无法判断密炼室内部转子的运转情况，所以也就无法建立起完全正确的混炼理论和数学模炼室内部转子的运转情况，所以也就无法建立起完全正确的混炼理论和数学模型，以及无法确定如何改进设备的整体性能才能更好的进行胶料的混炼。型，以及无法确定如何改进设备的整体性能才能更
6、好的进行胶料的混炼。 虽然研究中我们可以做出透明密炼室来观察密炼室内部聚合物的流动情况，虽然研究中我们可以做出透明密炼室来观察密炼室内部聚合物的流动情况，但是，这样做由于简化了工艺条件，与实际的生产情况相差很大，所以就无法但是，这样做由于简化了工艺条件，与实际的生产情况相差很大，所以就无法正确地分析其流动机理，更无法建立起完全正确的混炼理论和数学模型。为了正确地分析其流动机理，更无法建立起完全正确的混炼理论和数学模型。为了更好地研究密炼室内聚合物的流动情况，对密炼机混炼过程中的温度场、流场更好地研究密炼室内聚合物的流动情况，对密炼机混炼过程中的温度场、流场进行分析，并提高密炼机的混炼效率和炼胶
7、质量，使人们更加清楚地掌握混炼进行分析，并提高密炼机的混炼效率和炼胶质量，使人们更加清楚地掌握混炼过程、混炼机理以及密炼室内胶料的流场和温度场变化情况，本课题将运用有过程、混炼机理以及密炼室内胶料的流场和温度场变化情况，本课题将运用有限元等相关软件对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场和流场进行模拟并拟做限元等相关软件对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场和流场进行模拟并拟做相关实验进行验证，以到达完善现有密炼机混炼机理和混炼理论的目的。相关实验进行验证，以到达完善现有密炼机混炼机理和混炼理论的目的。 4密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开
8、题报告1.21.2课题研究的意义课题研究的意义 炼机的混炼过程十分复杂，所涉及的问题多属流变学和热力学方面的问炼机的混炼过程十分复杂，所涉及的问题多属流变学和热力学方面的问题。混炼过程中温度、压力、转子的转速等对产品的产量和质量有很大影响。题。混炼过程中温度、压力、转子的转速等对产品的产量和质量有很大影响。但是在传统的设计中，许多参数的选择都是凭经验和一些理论确定，所设计但是在传统的设计中，许多参数的选择都是凭经验和一些理论确定，所设计的部件的合理性要通过屡次实验才能知道，整个机台设计完成以后仍需通过的部件的合理性要通过屡次实验才能知道，整个机台设计完成以后仍需通过屡次的试制和修改来满足设计要
9、求，这样不仅使设计的生产周期很长，而且屡次的试制和修改来满足设计要求，这样不仅使设计的生产周期很长，而且浪费了大量材料。同时由于聚合物熔体的变粘度特性，使得数学模型的建立浪费了大量材料。同时由于聚合物熔体的变粘度特性，使得数学模型的建立和分析计算也变得非常困难。和分析计算也变得非常困难。 但是随着当今科学技术、计算机技术和计算方法的开展，有可能在变粘但是随着当今科学技术、计算机技术和计算方法的开展，有可能在变粘度的前提下，研究聚合物熔体的速度场、压力场、温度场等流动特性，对传度的前提下，研究聚合物熔体的速度场、压力场、温度场等流动特性，对传统的经典理论重新进行探讨，探索与实际情况尽可能一致的模
10、拟计算，真正统的经典理论重新进行探讨，探索与实际情况尽可能一致的模拟计算，真正地把理论应用于实践，并且在设计阶段就可以模拟出物料的流动、分散情况地把理论应用于实践，并且在设计阶段就可以模拟出物料的流动、分散情况以及温度场的分布情况，把所有影响到混炼胶质量的因素都纳入到可以控制以及温度场的分布情况，把所有影响到混炼胶质量的因素都纳入到可以控制的手中来，进而改善和合理分配各种条件。有限元模拟所得到的结果包括密的手中来，进而改善和合理分配各种条件。有限元模拟所得到的结果包括密炼炼5密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告室内胶料每一点的
11、速度和压力，这是实验测量所无法完成的，通过对模室内胶料每一点的速度和压力，这是实验测量所无法完成的，通过对模拟结果的分析，可以更好地改进转子构型和各种混炼工艺参数。大量的拟结果的分析，可以更好地改进转子构型和各种混炼工艺参数。大量的文献资料证实，数值模拟方法是一个提高像密炼机等设备性能的有效工文献资料证实，数值模拟方法是一个提高像密炼机等设备性能的有效工具。这样把实验过程放在计算机上进行，以大大提高橡胶混炼的质量，具。这样把实验过程放在计算机上进行，以大大提高橡胶混炼的质量，从而提高生产率。从而提高生产率。 本课题将对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场和流场进行尝试性本课题将对密炼机混炼过程中密
12、炼室内的温度场和流场进行尝试性的、系统性的模拟，并且建立起理想的数学模型，以解决日前实际生产的、系统性的模拟，并且建立起理想的数学模型，以解决日前实际生产中存在的问题；同时通过实验进行比照和完善，建立起符合生产实际的中存在的问题；同时通过实验进行比照和完善，建立起符合生产实际的物理、数学模型和混炼机理，这为进一步完善混炼理论打下了一个坚实物理、数学模型和混炼机理，这为进一步完善混炼理论打下了一个坚实的根底。的根底。6密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 目前，关于密炼机温度场、流场的研究过去大多采用实物可视化技术进目前，关于密
13、炼机温度场、流场的研究过去大多采用实物可视化技术进行研究。行研究。19881988年木瑞卡瓦、怀特和明等人利用可视化技术研究丁苯、丁腈和年木瑞卡瓦、怀特和明等人利用可视化技术研究丁苯、丁腈和丙烯类橡胶共混的相态结构和对混炼速率中相关因素的影响。在丙烯类橡胶共混的相态结构和对混炼速率中相关因素的影响。在19911991年塞土年塞土阿和怀特又采用可视化技术来研究共混和混合期间共相溶剂的作用。同时，阿和怀特又采用可视化技术来研究共混和混合期间共相溶剂的作用。同时，明和苏首次用可视化技术进行啮合型转子密炼机混炼弹性体的流动模型明和苏首次用可视化技术进行啮合型转子密炼机混炼弹性体的流动模型和实验研究。和
14、实验研究。19921992年，明利用可视化技术来研究混炼过程的分布混炼和分散年，明利用可视化技术来研究混炼过程的分布混炼和分散混炼特性。日本的陶混炼特性。日本的陶(Michiharc Toh)(Michiharc Toh)等人也在等人也在19921992年利用二维可视化技术年利用二维可视化技术研究采用六种不同构型的转子在混炼过程中的物料流动特性。研究采用六种不同构型的转子在混炼过程中的物料流动特性。19931993年胡本飞年胡本飞和怀特仍在前述机台进行了转子构型试验，这种转子可以任意组合，主要观和怀特仍在前述机台进行了转子构型试验，这种转子可以任意组合，主要观察转子构型不同时物料流动情况及混炼
15、机理。察转子构型不同时物料流动情况及混炼机理。19941994年克蒙和怀特再次利用可年克蒙和怀特再次利用可视化技术同时研究了啮合型转子密炼机和剪切型转子密炼机的混炼特性，发视化技术同时研究了啮合型转子密炼机和剪切型转子密炼机的混炼特性，发现前者比后者具有循环速度快、胶块均化快、炭黑混合吸油时间短等特点。现前者比后者具有循环速度快、胶块均化快、炭黑混合吸油时间短等特点。2.1 2.1 国外的研究动态和水平国外的研究动态和水平7密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 随着科学技术的开展，特别是大型有限元软件的开发和应用，人们已开随着
16、科学技术的开展，特别是大型有限元软件的开发和应用，人们已开始采用计算机对混炼过程的温度场、流场进行模拟。从一些文摘来看，国外始采用计算机对混炼过程的温度场、流场进行模拟。从一些文摘来看，国外近几年从事密炼机流场模拟研究的比较多，在流场模拟方面的技术也已经趋近几年从事密炼机流场模拟研究的比较多，在流场模拟方面的技术也已经趋于成熟，但很难查阅到详细的资料。最近的资料显示，世界上几家大的橡胶于成熟，但很难查阅到详细的资料。最近的资料显示，世界上几家大的橡胶机械企业可能已经做得比较完善，在开发新产品的时候，已经是完全依赖于机械企业可能已经做得比较完善，在开发新产品的时候，已经是完全依赖于计算机模拟的计
17、算，来确定新产品的性能，及制定相关的参数和工艺优化。计算机模拟的计算，来确定新产品的性能，及制定相关的参数和工艺优化。但由于技术保密等原因，还迟迟未在学术文章上进行报到。据文献中论述，但由于技术保密等原因，还迟迟未在学术文章上进行报到。据文献中论述，他们采用的方法是三维流场的模拟，在有限元模型中橡胶材料采用的是幂律他们采用的方法是三维流场的模拟，在有限元模型中橡胶材料采用的是幂律流体本构模型，假设在全充满的状态下，对等温流场进行的分析，对于后处流体本构模型，假设在全充满的状态下，对等温流场进行的分析，对于后处理结果得定性分析也取得了很大的进展。理结果得定性分析也取得了很大的进展。8密炼机混炼过
18、程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 现在国内关于这方面的研究仍处于起步阶段，对密炼机采用实物可视现在国内关于这方面的研究仍处于起步阶段，对密炼机采用实物可视化研究均未见详细报道，对温度场、流场模拟也仅仅限于理想状态下的二维化研究均未见详细报道，对温度场、流场模拟也仅仅限于理想状态下的二维分析，还很不成熟，需要进一步进行复杂边界条件加载的模拟。一些学者对分析，还很不成熟，需要进一步进行复杂边界条件加载的模拟。一些学者对于密炼机的流场模拟，在分析同步转子密炼机的混炼机理和理论的根底上，于密炼机的流场模拟，在分析同步转子密炼机的混炼机理和理论
19、的根底上，设置了相应的边界条件，给材料定义了适宜的本构方程，对密炼机密炼室流设置了相应的边界条件，给材料定义了适宜的本构方程，对密炼机密炼室流场和密炼机温度场做了有限元分析研究。通过有限元软件，对同步四棱和异场和密炼机温度场做了有限元分析研究。通过有限元软件，对同步四棱和异步转子的三维流场进行了模拟分析，更加全面直观地揭示了这两种转子对胶步转子的三维流场进行了模拟分析，更加全面直观地揭示了这两种转子对胶料的分散、分布及流动情况。并且通过有限元计算对同步四棱的二维温度场料的分散、分布及流动情况。并且通过有限元计算对同步四棱的二维温度场进行了模拟分析，直观地表现出了温度这个敏感参数的变化情况，首次
20、对胶进行了模拟分析，直观地表现出了温度这个敏感参数的变化情况，首次对胶料和转子的对流换热系数进行推测和确定。到目前为止，国内关于密炼机混料和转子的对流换热系数进行推测和确定。到目前为止，国内关于密炼机混炼过程中传热和流动模拟方面的研究仍限于简单的混炼理论及模型建立理论炼过程中传热和流动模拟方面的研究仍限于简单的混炼理论及模型建立理论分析，根本上都是实验方面和实际生产方面的研究，对密炼机混炼过程进行分析，根本上都是实验方面和实际生产方面的研究，对密炼机混炼过程进行系统的计算机模拟的几乎没有，所以密炼机模拟的根底工作极待加强。系统的计算机模拟的几乎没有，所以密炼机模拟的根底工作极待加强。2.22.
21、2国内的研究动态和水平国内的研究动态和水平9转子的冷却结构多种多样密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告剪切式啮合式10传统理论有限元分析的转子云图v一般都需要根据理论计算确定转子内壁处的换热系数确实定，关于理论计算又有太多的假设条件，因此具体的结果值误差很大。密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告11v传统的温度场分布，大多是稳态的，假设条件都是稳态的，比方说冷却水都是多少度，胶料在流动的情况下，没有动态性能的表达。密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密
22、炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告12密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 通过本工程的研究，建立一个可视化的实验平台，或者是建立一个虚拟通过本工程的研究，建立一个可视化的实验平台，或者是建立一个虚拟的实验平台，能对不同转子内部的冷却通道的冷却效果，对于胶料的换热效的实验平台，能对不同转子内部的冷却通道的冷却效果，对于胶料的换热效率进行计算机数值模拟，对本工程所模拟的密炼机的温度场、流场的变化规率进行计算机数值模拟，对本工程所模拟的密炼机的温度场、流场的变化规律进行验证，从而到达完善现存的混炼机理和混炼
23、理论的目的，以实现密炼律进行验证，从而到达完善现存的混炼机理和混炼理论的目的，以实现密炼机高效、低能、优化混炼的目标。机高效、低能、优化混炼的目标。 采用动态实时模拟的状态，冷却水的进出口温差等参数需要能够进行模采用动态实时模拟的状态，冷却水的进出口温差等参数需要能够进行模拟计算，因为不同的区域其换热系数不尽相同，进口处的换热系数必然大，拟计算，因为不同的区域其换热系数不尽相同，进口处的换热系数必然大，后面的接近出口的部位，换热系数肯定小，通过计算机进行转子换热的动态后面的接近出口的部位，换热系数肯定小，通过计算机进行转子换热的动态模拟，可以最大限度的去除误差，从而为转子不同的冷却效果比较提供
24、数据模拟，可以最大限度的去除误差，从而为转子不同的冷却效果比较提供数据参考。参考。3.13.1研究目标研究目标13密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 本文从密炼机混炼过程的根本方程出发，拟利用有限元法对粘性流体进本文从密炼机混炼过程的根本方程出发，拟利用有限元法对粘性流体进行分析，并利用软件对粘性流场速度及压力分布进行求解，模拟出密炼机的行分析，并利用软件对粘性流场速度及压力分布进行求解，模拟出密炼机的混炼过程的温度场、流场的变化规律。主要研究内容如下：混炼过程的温度场、流场的变化规律。主要研究内容如下：1 1 通过对密炼室
25、内部胶料熔体流动的数学模型和物理模型的研究，建立密通过对密炼室内部胶料熔体流动的数学模型和物理模型的研究，建立密 炼机混炼过程中胶料流场的有限元模型，进而进行有限元数值求解，对炼机混炼过程中胶料流场的有限元模型，进而进行有限元数值求解，对 得到的粘度场、压力场和速度场等进行分析研究。得到的粘度场、压力场和速度场等进行分析研究。2 2 通过对密炼机二维流场流固耦合的模拟，分析转子和胶料的相互作用的通过对密炼机二维流场流固耦合的模拟，分析转子和胶料的相互作用的 关系，确定流场内温度的变化情况。关系，确定流场内温度的变化情况。3 3 将数值计算结果与实验结果进行比照，分析各影响因素对混炼过程的温将数
26、值计算结果与实验结果进行比照，分析各影响因素对混炼过程的温 升和热量的传递特性的影响，探讨密炼室内胶料混炼过程中的传热机升和热量的传递特性的影响，探讨密炼室内胶料混炼过程中的传热机 理，提出实际生产过程中需要注意的问题。理，提出实际生产过程中需要注意的问题。 3.2 3.2 研究内容研究内容14密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告4 4 运用有限元模拟方法计算转子相对于胶料的对流换热系数及温度分布，运用有限元模拟方法计算转子相对于胶料的对流换热系数及温度分布， 并用实验方法测量转子外表各点的温度分布进行反向验证。并用实验方法测
27、量转子外表各点的温度分布进行反向验证。5 5 模拟分析密炼机整体的温度分布，分析密炼机各局部传热性能的优劣。模拟分析密炼机整体的温度分布，分析密炼机各局部传热性能的优劣。6 6 通过模拟分析，进一步研究密炼机的混炼机理和混炼理论。通过模拟分析，进一步研究密炼机的混炼机理和混炼理论。15密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告1 1由于密炼机混炼过程是在封闭的混炼室中进行的，目前所确立的混炼机理由于密炼机混炼过程是在封闭的混炼室中进行的，目前所确立的混炼机理 一直与现实存在一定的误差，因此就很难建立正确的物理、数学模型，这一直与现实
28、存在一定的误差，因此就很难建立正确的物理、数学模型，这 给有限元模型的建立带来了很大的困难。给有限元模型的建立带来了很大的困难。2 2另外，影响密炼机混炼效果的因素众多，这也给模拟带来相当大的难度。另外，影响密炼机混炼效果的因素众多，这也给模拟带来相当大的难度。 所以要想建立一个完全符合实际生产情况的胶料混炼过程的模拟，仍然一所以要想建立一个完全符合实际生产情况的胶料混炼过程的模拟，仍然一 个艰巨的任务。个艰巨的任务。3.33.3密炼机模拟存在的主要问题密炼机模拟存在的主要问题16密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 本课题将
29、运用有限元等相关软件对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场本课题将运用有限元等相关软件对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场和流场进行模拟并拟做相关实验进行验证。因此，本课题的研究思路为：计和流场进行模拟并拟做相关实验进行验证。因此，本课题的研究思路为：计算机模拟与相关实验的比照、验证。对于实验局部有以下内容：算机模拟与相关实验的比照、验证。对于实验局部有以下内容： 如有可能的话，打算做一套可视化密炼机，密炼室用玻璃钢制作，如如有可能的话，打算做一套可视化密炼机，密炼室用玻璃钢制作，如此就可以完全的观察到物料的各种混合及流动情况。当然这套可视化密炼此就可以完全的观察到物料的各种混合及流动情况。当然这套
30、可视化密炼机的规格大小为机的规格大小为0.5L0.5L或或1L1L等较小型的，能完成一些简单的物料混炼。或者等较小型的，能完成一些简单的物料混炼。或者间接的测量一些不同转子，不同密炼室条件下的所得胶料的分散度，从而间接的测量一些不同转子，不同密炼室条件下的所得胶料的分散度，从而间接证明流场的正确性。间接证明流场的正确性。 本课题模拟密炼机混炼过程中的温度场与流场等，我们可以按上面的本课题模拟密炼机混炼过程中的温度场与流场等，我们可以按上面的要求做一套可视化密炼机来观察密炼室内物料的各种混合及流动情况，从要求做一套可视化密炼机来观察密炼室内物料的各种混合及流动情况，从而可以验证模拟与实际加工的吻
31、合情况。而对于温度场，我们应采用能穿而可以验证模拟与实际加工的吻合情况。而对于温度场，我们应采用能穿透可视窗的红外线测温装置，以便测量密炼室内部胶料外表的温度，从而透可视窗的红外线测温装置，以便测量密炼室内部胶料外表的温度，从而验证温度场模拟的正确性。验证温度场模拟的正确性。4.1 4.1 主要实验内容：主要实验内容：17密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 最后，对实验结果进行讨论，写出结论。讨论胶料与密炼室的换热状态，最后，对实验结果进行讨论，写出结论。讨论胶料与密炼室的换热状态，主要是换热系数和热通量，与理论计算结果进行
32、比较，分析偏差存在的原因。主要是换热系数和热通量，与理论计算结果进行比较，分析偏差存在的原因。与前人的实验结果进行比较，发现课题中理论和实验研究中的缺乏和缺点，与前人的实验结果进行比较，发现课题中理论和实验研究中的缺乏和缺点，为以后的研究打下根底。探讨高粘性低导热系数非牛顿流体对流换热与常见为以后的研究打下根底。探讨高粘性低导热系数非牛顿流体对流换热与常见流体对流换热的差异，并建立更加贴合实际的计算公式。流体对流换热的差异，并建立更加贴合实际的计算公式。18密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 首先，加工一台可视化密炼机，其设
33、计加工过程中肯定会遇到很多问题。首先，加工一台可视化密炼机，其设计加工过程中肯定会遇到很多问题。其次，对于密炼机密炼室可视材料的选用，得考虑其可视性能、抗压性能等。其次，对于密炼机密炼室可视材料的选用，得考虑其可视性能、抗压性能等。另外，在密炼机的混炼过程中，为了改变胶料的性能，需要参加碳黑，这样另外，在密炼机的混炼过程中，为了改变胶料的性能，需要参加碳黑，这样可能会造成可视窗因为碳黑的原因变成可能会造成可视窗因为碳黑的原因变成“不可视。这可能会造成实验过程不可视。这可能会造成实验过程中观察不出胶料的流动状态。最后，实验过程中红外测温时也存在诸多问题。中观察不出胶料的流动状态。最后，实验过程中
34、红外测温时也存在诸多问题。由于测温仪器不易放在密炼室的内部，所以在测温仪器的选用方面，必须考由于测温仪器不易放在密炼室的内部，所以在测温仪器的选用方面，必须考虑选用能透过玻璃钢等可视材料、密炼室内碳黑等杂质的仪器。虑选用能透过玻璃钢等可视材料、密炼室内碳黑等杂质的仪器。 4.2 4.2 实验所存在的主要问题：实验所存在的主要问题：19密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告1 1本课题首次用大型有限元软件对剪切转子与啮合转子产生的冷却温度场的模本课题首次用大型有限元软件对剪切转子与啮合转子产生的冷却温度场的模拟，说明不同冷却结构作
35、用及效果进行分析比较。拟，说明不同冷却结构作用及效果进行分析比较。2 2通过对密炼机混炼过程中流场的模拟，了解胶料在混炼过程中各时间段的流通过对密炼机混炼过程中流场的模拟，了解胶料在混炼过程中各时间段的流 动状态和形态变化，以及密炼室内胶料的温度、压力分布。动状态和形态变化，以及密炼室内胶料的温度、压力分布。3 3通过对转子三维温度场的模拟研究，分析转子外外表与胶料之间的换热机理通过对转子三维温度场的模拟研究，分析转子外外表与胶料之间的换热机理 研究，理论推定对流换热系数。研究，理论推定对流换热系数。4 4通过对二维温度场的模拟研究，了解整个密炼机在混炼过程中的温度变化。通过对二维温度场的模拟
36、研究，了解整个密炼机在混炼过程中的温度变化。5 5在可能的情况下，做一套规格大小为在可能的情况下，做一套规格大小为0.5L0.5L或或1L1L等较小型的可视化密炼机。密等较小型的可视化密炼机。密 炼室用透明玻璃钢制作，密炼机能完成一些简单的物料混炼即可。炼室用透明玻璃钢制作，密炼机能完成一些简单的物料混炼即可。课题研究预期到达的成果课题研究预期到达的成果 20密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告 工作工作计划划时间安排安排0707年年912912月月收集、收集、阅读国内外相关文献，学国内外相关文献，学习使用本使用本课题主要的模
37、主要的模拟软件件adinaadina、三、三维绘制制软件件solid workssolid works等，初步完成一些基本工作；等，初步完成一些基本工作；121121月月撰写文献撰写文献综述及开述及开题报告；告；0808年年1414月月熟熟练掌握掌握adinaadina软件。件。调试设备达到达到试验要求，做一些和要求，做一些和课题相关的相关的实验，并并处理相关理相关实验数据；数据；510510月月通通过实验得到一得到一组完整的完整的实验资料，并料，并进行行计算机模算机模拟分析分析总结，验证并并修正数学模型。修正数学模型。如有可能的如有可能的话，打算做一套可，打算做一套可视化密化密炼机，密机，密
38、炼室用玻璃室用玻璃钢制作，如此就可以完全的制作，如此就可以完全的观察到物料的各种混合及流察到物料的各种混合及流动情况。在此情况。在此过程程中中至少至少发表两篇表两篇论文；文；11121112月月完成研究内容中的剩余部分。完成研究内容中的剩余部分。编写写论文提文提纲，完成，完成论文初稿，与文初稿，与导师交流交流审阅论文初稿。文初稿。发表一篇表一篇论文；文；122122月月对论文初稿文初稿进行修改，并交行修改，并交导师审阅、修改；、修改；0909年年2424月月论文再次修改后交付出版，并文再次修改后交付出版，并编写答写答辩报告；告；4545月月交交论文，文，领取学位取学位论文文预答答辩意意见书；5656月月完善完善毕业论文的后文的后续工作，并准工作，并准备、进行行论文答文答辩；21密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验开题报告开题报告报告到此结束！报告到此结束！ 谢谢各位老师和同学！谢谢各位老师和同学！ 敬请批评指正！敬请批评指正！22
