台设计得很好的机器，主要压力就在这个区段内建立起来。有时，要设置附加区段，为产生附加剪切并为均化熔融的聚合物提供捏合作用，或为便于熔体排气提供低压区。但是这些附加区段通常并不参与单螺杆挤出机的分析。单螺杆挤出机的流体动力学分析通常是以挤出段和固体输送段发生的一些现象的合理综合为基础的。在挤出段，螺槽完全为熔体所充满，在固体输送段，假定螺槽为固体粒子完全充满。人们从带有许多有用简化条件的较为容易的分析计算到具有复杂坐标系的繁杂的计算机程序，进行了各种分析。简单分析通常假定在挤出段中平行平板间的不可压缩的牛额粘性流体或幂律流体为稳定流动，并忽略温度影响。在固体输送区通常假定为塞流。在计算机模型中，螺槽的曲率，非牛顿流变学性能和变化的温度对物料特性的影响都可以包括进去。1.2.2挤出段在螺槽为全部熔体充满的挤出段，熔体可以有三个流动分量：二—拖流，这是由于物料和料筒以及螺杆表面的接触作用引起的；-压力流，这是由于挤出机口模端建立起的压力引起的，这种流动的方向与拖电流相反：漏流，它流经料简和螺杆螺棱间的间隙，这种流动通常很小，在分析时一般忽略不计。单螺杆挤出机挤出段的挤出量可以通过由拖电流中减去压力流来计算。假定熔体在浅而宽的螺槽中为一种等温牛顿型稳定粘性流动及壁面无滑移的情况下，挤出段的挤出量是3PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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根据简单的基本计算求出的。如果采用与计算挤出量时相同的假设，可以计算螺增中的速度分布，在螺槽横截面方向，以离螺槽底部2/3螺槽高度为回转中心，出现一种环形流动。这种流动与沿螺槽向下的速度分布一起，给出了如图I，2所示的螺槽中的螺旋流。图I.2单螺杆挤出机螺槽中的螺旋流在这种流场中挤出段流体质点的轨迹完全由质点进入全部充满熔体的挤出段在螺槽中所处的高度所决定，这引起了停留时间分布，这种分布也可以根据横截面方向的速度和沿螺槽向下速度的适当联合来计算。1.2.3固体输送段在靠近料斗的挤出机的第一部分，聚合物仍然以固体形式被输送。为计算该段的挤出量，通常假定物料为塞流。作用在塞子上的力平衡表明，除了推力螺纹的作用力以及可能存在的任何背压以外，在塞子和几个表面间产生的摩擦力也起很重要的作用这些力来自螺槽底部，料筒壁面和螺纹表面，对于一种以稳定速度运动的塞子来说，这些力的和必定为零。根据这一点，可以计算塞子相对于料筒的输送角。很清楚，根据力平衡，固体输送段的挤出量分别依赖于固体塞子和料简、螺杆表面间的摩擦力。甚至于有这样情况，当螺4PbF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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杆表面的摩擦力大于料简表面的摩擦力时，固体输送段的挤出作用会完全停止，因为那时物料将随着螺杆回转，而不向前推进。12.4挤出段和固体输送段的配合稍加分析，对单螺杆挤出机工作中的两个不同区段就可划分出来，一个是以输送可控液体为主，一个是以输送固体为主。在一台实用挤出机中，这两个区段的产量必须匹配，因为物料是由一段输送到另一段的。由于两段的单位产量都依赖于压力，所以把挤出机所产生的压力作为条件。当压力主要由挤出段产生时，单螺杆挤出机所获得的效果最好。这意味着挤出段和固体输送段必须以这样的方式设计：当没有背压时，固体输送段的挤出量应近似地等于口模处能建立起正常工作压力时的挤出段的挤出量。如果挤出段的单位产量大于固体输送段的单位产量，挤出段将缺料，将出现导致产量波动和口模压力波动的不稳定性。另一方面，如果固体输送段的单位产量比较大，在挤出机内可能产生压力最大值，因而在挤出段产生反向压力流，以及引起加料过程和挤出量对口模压力变化很大的敏感性。显然，对单螺杆挤出机的口模阻力必须有所限制，因为口模压力太低可能导致挤出量不稳定，而口模压力太高将引起产量对口模压力波动严重的敏感性。1.3双螺杆挤出机在双螺杆挤出机中，两根平行的螺杆置于一形截面的料筒简中。其最初的目的是克服筒处的打滑现象，如已在1，2节中所解释的，这种现象使单螺杆的挤出作用受到严重的限制。用两根螺杆代替-一根螺杆就把不同的条件施加给挤出机5PDF文件使用“pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn
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所有各段，即从料斗到螺杆，宜到计量一挤出段。我们将在后几章中讨论挤出机这些部分的特性。在本引言中首先将把注意力集中在与流体输送段最有关系的设计概论方面。一般地讲，双螺杆可以分为啮合型和非啮合型两大类(见图1.3)。b.d图1.3不同类型的双螺杆挤出机&，异向回转，嘴合型b．同向回转，哟合型.!异向回转，非啮含型d、同向回转，非哒合型在非啮合型双螺杆挤出机中，螺杆轴线分开的距离至少等于螺杆外径。这种结构不同程度地可以被看作相互影响的两台单螺杆挤出机。事实上，Kaplan和Tadmor（1974）已经建立了与这种机器工作相应的三块平行平板模型，它非常类似于通常用于单螺杆挤出机的两块平行平板模型。当两根螺杆啮合时，两螺杆轴线间的距离要稍小于螺杆外径，在极限情况下，螺杆表面可以互相接触。啮合型螺杆意味着程度不同地存在着C-形腔室，把加工的物料正位移地输送到挤出机口模端。因此，与筒壁打滑变得不相于，因为一根螺杆的啮合部分阻止了另一根螺杆中的物料自由回转。Schenkel（1963）论述了多螺杆挤出机理想的理论输6PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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送量是单位时间内排放的C-形腔室的数目乘上一个腔室的体积。对于一台每报螺杆有m头螺纹的双螺杆挤出机来说，理论挤出量是Qth=2mNvW*(1.1)式中，N代表螺杆的回转速率，V代表腔室的体积。实际上，挤出量小于该理想值，因为在挤出机内存在着漏流。在文献（如Dob6czky1965；Klenk，1966）中，使用了一个修正系数，理论挤出量必须乘上它才能得到实际挤出量：Qpr=dQth(1 .2)式中，0<d<1.本式所用的修正系数通常是一个不直接与挤出机中发生的那些现象有关的、未确定的经验常数。由于需要机械间隙，C-形腔室不是完全密封的，甚至在紧密啮合的双螺杆中也是这样，所以在挤出机中有漏流发生。此处提出的分析是建立在研究通常存在的各种漏流的基础上的。如图1.4所示，有四种不同的漏流（Janssen，1976)：O输送方向图I.4挤出机中的各种流PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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