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模头参数对植物蛋白挤出稳定性的影响研究

模头参数对植物蛋白挤出稳定性的影响研究

中国食品科学技术学会第二十届年会

作者：赵东淋郭波莉张波中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部粮油加工综合利用技术集成实验室

挤出稳定性会影响植物蛋白挤出物质量,其可能和模头尺寸有关。研究不同尺寸方模头1、方模头2和圆模头对大豆蛋白挤出物的截面色值、挤压膨化特性和表观密度的影响,进一步对挤出物截面色值、轴向长度速率、径向膨化率、表观密度的变异系... 详细信息

挤出稳定性会影响植物蛋白挤出物质量,其可能和模头尺寸有关。研究不同尺寸方模头1、方模头2和圆模头对大豆蛋白挤出物的截面色值、挤压膨化特性和表观密度的影响,进一步对挤出物截面色值、轴向长度速率、径向膨化率、表观密度的变异系数的影响。结果显示,挤出物截面的L*和a*变异系数在三组模头间无显著差异;圆模头挤出物截面的b*变异系数显著低于方模头(P挤出物轴向长度速率降低,挤压膨化特性的变异系数降低,意味着挤出物趋于稳定;而径向膨化率和体积产量与挤压稳定性无相关性。结论认为,轴向长度速率对于挤压稳定性具有一定的调控作用,有助于提高植物蛋白挤出物产品质量。

关键词：大豆蛋白挤出稳定性模头膨化特性

来源： cnki会议评论

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L型宽幅挤出机头挤出稳定性研究

橡胶工业 2021年第9期68卷 682-688页

作者：焦冬梅苑诗帅张涛郭超李冬燕青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061 青岛汉缆股份有限公司山东青岛266061

通过ANSYS软件对L型宽幅挤出机头流道三维非等温流场进行数值模拟,分析高分子物料在非等温挤出过程中的流场规律,探讨机头流道壁面温度、进料口压力、阻尼宽度和阻尼高度等参数对机头流道内物料流动的影响规律。结果表明:阻尼宽度对物... 详细信息

通过ANSYS软件对L型宽幅挤出机头流道三维非等温流场进行数值模拟,分析高分子物料在非等温挤出过程中的流场规律,探讨机头流道壁面温度、进料口压力、阻尼宽度和阻尼高度等参数对机头流道内物料流动的影响规律。结果表明:阻尼宽度对物料具有明显的调压作用;机头流道参数对物料挤出压力和挤出均匀性的影响趋势不同,当壁面温度为338~343 K、进料口压力为15.0~19.6 MPa、阻尼宽度为8 mm、阻尼高度为3 mm时,物料挤出均匀性和稳定性较好,可实现高分子片材挤出质量和挤出产量的平衡。

关键词： L型宽幅挤出机头高分子片材挤出稳定性非等温流场壁面温度进料口压力阻尼宽度阻尼高度

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宽幅挤出流场稳定性研究及优化

宽幅挤出流场稳定性研究及优化

作者：李冬燕青岛科技大学

学位级别：硕士

在建材行业的不断发展改革下,高分子防水卷材得到进一步发展。随着社会经济的不断发展,高分子防水卷材应用场合众多,不仅用于公寓、商场、停车场等生活区域,还应用于隧道、地铁等交通设施,以及水电站等水利工程和农业领域,这些领域都对... 详细信息

在建材行业的不断发展改革下,高分子防水卷材得到进一步发展。随着社会经济的不断发展,高分子防水卷材应用场合众多,不仅用于公寓、商场、停车场等生活区域,还应用于隧道、地铁等交通设施,以及水电站等水利工程和农业领域,这些领域都对高分子防水卷材提出极高的质量要求。挤出成型因为致密性好成为高分子防水卷材最主要的成型方法,但是由于高分子材料的流变特性以及挤出机头的结构特征,导致流场中心的胶料与上下壁面的胶料流速和温升不同,造成挤出均匀性差、温差过大、流速不一致等问题,这些都会使胶料挤出流场稳定性发生变化,最终导致防水卷材翘曲变形、防水性能下降,故非常有必要研究胶料在宽幅挤出机头中的成型过程和流动特性。采用有限元分析及响应面优化的方法,考虑温度场的影响,研究宽幅挤出机头三维非等温流场的流动过程,明晰流变行为,优化冷却方案,建立目标参数与决定产品质量均匀性、生产率的重要参数之间的理论模型,建立定量关系,为宽幅胶片挤出生产提供理论依据,并对高效、高质量宽幅胶片挤出机头进行优化设计,确定工艺参数、结构参数、材料参数最优方式,对企业提高效益和生产率、精确控制制品的尺寸、降低成本,具有实际工程意义。主要工作如下:(1)建立机头流场聚合物熔体的三维非等温数学模型,对宽幅挤出机头熔体流动过程进行传热分析,三维非等温流动更能真实有效地反映出流体在宽幅挤出机头内的流动状态。(2)利用FLUENT对胶料在宽幅挤出机头流场内的流动情况进行数值模拟计算,借助Star-CCM+捕捉挤出宽幅片材恢复弹性形变后的几何形状,预测片材经过出口后的挤出胀大行为。(3)研究宽幅挤出机头的温控系统,分析不同设计方案的温控系统对挤出的影响规律,考虑能耗及挤出均匀性对宽幅挤出机头的温控系统进行优化设计,选择并联冷却方式代替传统串联冷却方式,提高胶料的散热功率和片材的挤出产量,减小出口片材厚度方向温差。(4)采用单因素分析方法,研究结构、工艺和物性参数对熔体流动稳定性的影响规律,确定宽幅挤出机头挤出速度和挤出均匀性的影响因素,为工业生产、参数确定提供指导。(5)有限元分析结合响应面的方法,确定影响因素与挤出效率和挤出质量的数学关系,确定定量数学模型,对该模型进行验证,发现挤出速度均值和挤出速度标准差的预测值和实际值误差分别为±4%左右和±5%左右。采用多目标优化方式,在保证挤出均匀性的基础上尽可能提高挤出效率,得到满足条件的结构、工艺和物性参数并验证,优化后挤出机头的挤出速度均值和标准差与理论模型预测值之间的误差分别为1.19%、2.9%。理论模型及优化参数对实践指导具有工程意义。

关键词：高分子防水卷材宽幅挤出机头挤出稳定性挤出均匀性响应面分析多目标优化

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响应面法优化L型宽幅挤出机头流场的研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第2期50卷 105-111页

作者：郭超焦冬梅青岛科技大学机电工程学院青岛266000

在宽幅胶片的生产中,只有选择合理的机头结构参数、工艺参数才能实现高质、高效的生产,故基于数值模拟技术与响应面方法提出了机头流场的多目标优化分析方法。以机头出口截面挤出速度均值和标准差为目标函数来研究生产过程中各参数对机... 详细信息

在宽幅胶片的生产中,只有选择合理的机头结构参数、工艺参数才能实现高质、高效的生产,故基于数值模拟技术与响应面方法提出了机头流场的多目标优化分析方法。以机头出口截面挤出速度均值和标准差为目标函数来研究生产过程中各参数对机头三维非等温挤出流动稳定性的影响规律,基于Fluent模拟结果,通过单因素试验筛选出对目标函数影响显著的参数,再由Box-Behnken法设计试验,分析显著参数间的交互效应,建立目标函数与各参数之间的回归方程并验证。结果表明回归方程预测值与Fluent模拟值的偏差在允许范围内;获得了满足多目标优化的机头结构及工艺的最优设计点,对最优设计点进行Fluent模拟试验验证,结果表明在以出口截面挤出速度标准差为表征的挤出质量均匀性要求下,较工厂原有参数模拟得到的生产效率(以出口截面挤出速度均值表征)提高了13.2%,说明Fluent模拟结合响应面的方法可用于L型宽幅挤出机头流场的分析及优化,为工业生产提供指导建议。

关键词： L型宽幅挤出机头挤出稳定性响应面法回归方程

直方图和正态分布图在中心静脉导管延长管双闭环控制挤出数据分析中的应用

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橡胶工业 2021年第3期68卷 223-226页

作者：程玲玲魏永飞赵明学王国诰牛凯波刘珍河南驼人医疗器械研究院有限公司河南长垣453400

以中心静脉导管延长管(简称中静管延长管)为试验产品,将双闭环控制技术应用于国产普通医用挤出机上,对中静管延长管外直径检测数据进行挤出分析法分析以及直方图和正态分布图分析,结果表明双闭环控制技术能够提升中静管延长管的挤出稳... 详细信息

以中心静脉导管延长管(简称中静管延长管)为试验产品,将双闭环控制技术应用于国产普通医用挤出机上,对中静管延长管外直径检测数据进行挤出分析法分析以及直方图和正态分布图分析,结果表明双闭环控制技术能够提升中静管延长管的挤出稳定性。

关键词：双闭环控制技术中心静脉导管延长管直方图正态分布图挤出稳定性外直径

齿轮泵辅助挤出对短纤维增强橡胶复合材料性能的影响

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合成橡胶工业 2019年第5期42卷 371-375页

作者：汪传生肖家伟叶汝舟李泽汉边慧光田晓龙青岛科技大学机电工程学院

使用齿轮泵辅助装置配合挤出机,考察了在不同转速下使用齿轮泵辅助挤出对螺杆承受压力、机头压力、挤出稳定性和挤出短纤维增强橡胶复合材料的门尼黏度、硫化特性及物理机械性能的影响。结果表明,使用齿轮泵辅助装置,可以降低挤出机内... 详细信息

使用齿轮泵辅助装置配合挤出机,考察了在不同转速下使用齿轮泵辅助挤出对螺杆承受压力、机头压力、挤出稳定性和挤出短纤维增强橡胶复合材料的门尼黏度、硫化特性及物理机械性能的影响。结果表明,使用齿轮泵辅助装置,可以降低挤出机内混炼胶的压力和温度,提高机头压力,降低混炼胶的挤出温度,提高混炼胶的挤出效率和挤出稳定性。同时可以进一步提高硫化效率,提高硫化胶的拉伸强度和撕裂强度,降低磨耗,提高挤出成型制品的质量。

关键词：齿轮泵聚酯短纤维橡胶挤出性能挤出稳定性加工性能物理机械性能

φ28×28型齿轮泵稳压性能的数值模拟和实验研究

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φ28×28型齿轮泵稳压性能的数值模拟和实验研究

作者：樊柯彬北京化工大学

学位级别：硕士

熔体齿轮泵是典型的正位移输送设备,可以有效消除挤出过程的宏观波动,但由于齿轮啮合过程中齿槽容积变化,还会引入微观波动。本文在扫过面积法的基础上,建立了用于计算外啮合变位齿轮齿轮泵流量的数学模型。利用该模型,以齿轮泵平均流... 详细信息

熔体齿轮泵是典型的正位移输送设备,可以有效消除挤出过程的宏观波动,但由于齿轮啮合过程中齿槽容积变化,还会引入微观波动。本文在扫过面积法的基础上,建立了用于计算外啮合变位齿轮齿轮泵流量的数学模型。利用该模型,以齿轮泵平均流量和流量脉动率等参数为指标,分析了当齿数增长时,高度变位、角度变位齿轮正传动和角度变位齿轮负传动等情况中,齿轮变位系数对挤出稳定性的影响。通过设计的一个带有调压口的齿轮泵新模型,用来描述熔体齿轮泵的挤出稳定性。与传统模型相比,新设计的模型可以计算流量的出口波动,然后分析齿轮泵的压力回流。应用此模型对以下三点要素进行分析：齿轮每个啮合周期内模拟结果数量、适应性网格技术中网格加密次数和输出曲线后处理。速度和压力分布图深刻的展示了齿轮泵产生压力回流时泵体内部的工作原理。模拟结果展示了引起宏观输出波动和微观输出波动的原因。齿轮转速和瞬时输入率的变化控制了输出波动。此外,几何参数也显著地影响了齿轮泵的挤出稳定性。通过对比橡胶熔体齿轮泵与塑料熔体齿轮泵,在它们的结构差异基础上,本文设计了新型橡胶熔体齿轮泵,而且为该新型橡胶齿轮泵的温控系统、压力控制和电机的调速设定了不同安全等级的报警及安全联锁装置,以保证机器的正常运转。

关键词：齿轮泵挤出稳定性变位系数模拟

UHMWPE管材模内缠绕成型方法与制品性能研究

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UHMWPE管材模内缠绕成型方法与制品性能研究

作者：李惠兰华南理工大学

学位级别：硕士

超高分子量聚乙烯(ultrahigh-molecular-weight polyethylene,UHMWPE)是一种分子量超过150万的热塑性工程塑料,因其分子量极高而具有优异的性能。由于具有优异的耐磨性、耐候性和抗冲击性,UHMWPE管材在矿采输运、清淤工程、粮食工业等... 详细信息

超高分子量聚乙烯(ultrahigh-molecular-weight polyethylene,UHMWPE)是一种分子量超过150万的热塑性工程塑料,因其分子量极高而具有优异的性能。由于具有优异的耐磨性、耐候性和抗冲击性,UHMWPE管材在矿采输运、清淤工程、粮食工业等领域具有广泛应用。然而,UHMWPE熔体黏度极高,传统聚合物加工成型技术制备UHMWPE管材不仅生产效率极低,而且容易出现挤出不稳定现象,管材熔接强度低,环向力学性能较差。因此,研发生产效率高、制品性能优异的UHMWPE管材的成型方法及设备具有重要意义。本文利用高压毛细管流变仪提供恒定可控的挤出速度,设计了一系列挤出口模,模拟传统柱塞式挤出机挤出成型UHMWPE,从挤出速率、材料特性、口模结构、口模表面能等方面出发,系统地研究了影响挤出压力和挤出物外观的因素。研究结果表明:采用高表面能模具时,一方面不断有分子链被吸附在壁面,另一方面,不断有吸附链被流动的本体链带离壁面。这两种作用相互竞争,使得口模表面的分子链不断地吸附–解吸附,实现壁面熔体的动态更新,同时致使得表层熔体应力分布不均匀,引起挤出物畸变。流动改进剂和低表面能模具有助于减少模具壁面处的相互作用而降低熔体压力。当挤出速率较高,出现壁面滑移,口模平直段的长度对熔体压力的影响很小,压力降主要取决于收敛流道的压缩比和熔体形变速率,当熔体流经收敛流道产生的应力超过UHMWPE初生粒子间的界面结合力时,整体熔体破裂。上述柱塞挤出模拟实验表明,UHMWPE在极低的挤出速率下就出现粘附–滑移的挤出不稳定现象,本文提出了有源驱动的UHMWPE管材模内缠绕成型方法,即利用挤出机熔融塑化UHMWPE,挤出熔体片坯,熔体片坯以一定的角度进入有源驱动缠绕成型机内,随着芯棒旋转,熔体片坯在缠绕成型机的芯棒螺旋棱的带动下与其料筒的包覆作用下,绕着芯棒缠绕成管材,实现UHMWPE管材模内缠绕成型。本文完成了管材缠绕成型机的机械结构设计,分析了料塞的运动和受力情况,推导出片坯挤出速度与缠绕成型机的转速匹配关系,为缠绕成型机的工艺优化提供指导。本文试制了管材缠绕成型实验装置,采用分子量为4.5×10 g/mol的UHMWPE进行实验。逐段拆机实验证明了UHMWPE片坯缠绕成管的成型原理。由于螺旋棱芯棒和凸棱料筒形成容积周期变化的腔体,熔体片坯受到周期性变化的压缩、释放应力,促进了熔体片坯间拼接界面分子链的相互扩散,使得片坯缠绕成为熔接良好的管材。由外源驱动提供环向和轴向动力,解决了粘附–滑移的挤出不稳定问题,在挤出速度高达43 m/h时,仍能获得了表面质量良好的UHMWPE管材,而柱塞挤出模拟实验表明当挤出速度超过5 m/h时UHMWPE就开始出现挤出不稳定现象,这表明缠绕成型法极大地提高了UHMWPE的生产效率。保持芯棒的螺旋凸棱结构,将凸棱料筒变成光滑料筒,管材产量下降了15%,而且在挤出机转速为30 r/min时片坯无法熔接成管材。光轴结构的缠绕成型机无输送能力。研究表明,凸棱料筒与螺旋棱芯棒的组合是比较合理的结构。并对物料在缠绕成型机内的停留时间和运动方位角进行了实验研究,以验证理论模型的正确性,结果表明实验与理论有较好的一致性。对缠绕成型的UHMWPE管材进行了多方面的测试表征。在缠绕成型管材制备过程中,FTIR测试结果表明UHMWPE未发生明显的氧化降解,刻蚀样品的SEM图表明分子链发生取向,动态流变测试表明制品缠结程度下降,在冷却结晶时,取向分子链为异相成核点,分子链结晶速度快,晶片厚度减小。在挤出机转速为20 r/min时缠绕成型法获得了熔接良好、性能优异的UHMWPE管材,其环向与轴向力学性能相当的,屈服强度为20 MPa,拉伸强度为34 MPa,断裂伸长率为450%,而且管材的耐磨性几乎与高耐磨的400万纯树脂模压标样相当。在挤出机和片材模具的拉伸流场作用下,分子链沿熔体片坯挤出方向取向,将片坯绕芯棒缠绕成型可以大幅度提高管材环向的取向程度,同时缠绕成型机的收敛成型部分增加管材轴向的取向程度,因此本文提出的管材模内缠绕成型可以增强管材的环向强度。并且通过改变缠绕角和收敛流道的压缩比,可有效调控环向与轴向分子链的取向程度,进而调控管材环向与轴向力学性能。

关键词：超高分子量聚乙烯挤出稳定性管材缠绕成型机挤出特性制品性能

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高聚物线型制品挤出设备的控制系统研究

高聚物线型制品挤出设备的控制系统研究

作者：孙静北京化工大学

学位级别：硕士

挤出法制备聚合物光纤是一种高效的加工方法，但是传统的挤出机组难以制备这样高精度的制品。本文研究了高聚物线型产品挤出设备的控制系统，希望通过采用先进的控制技术提高挤出精度。本文在前人的经验基础上对影响高聚物挤出制品成... 详细信息

挤出法制备聚合物光纤是一种高效的加工方法，但是传统的挤出机组难以制备这样高精度的制品。本文研究了高聚物线型产品挤出设备的控制系统，希望通过采用先进的控制技术提高挤出精度。本文在前人的经验基础上对影响高聚物挤出制品成型精度的因素进行了总结分析。在分析各影响因素的基础上，重点研究了温度和压力两个影响因素的控制。文中通过分析几种常见的控温方法，在本挤出机组上选用了利用智能控温仪表控温的方法。经过实验验证，在此控温方式下系统控温精度达到了±1℃，很好地满足了实验要求。为了减小熔体泵出口压力波动，本文设计了串联熔体泵与压力闭环控制的稳压方法。文中在假设单螺杆挤出机的挤出压力与螺杆转速的转换为比例惯性环节的前提下，对整个控制系统的调节特性、稳定性、稳态误差进行了理论分析。通过四笔记录仪记录压力波动，用实验验证了该压力控制系统的良好控制效果。塑料光纤直径是衡量制品质量的重要指标。本文通过虚拟仪器技术，设计了光纤直径的在线监测系统。该系统中使用激光测径仪测量光纤直径。系统使用LabVIEW软件编写应用程序，通过此程序实现了汁算机与激光测径仪的串行通讯，将测径仪测得的直径数据进行显示、

关键词：挤出稳定性温度控制压力控制直径监测虚拟仪器