擠出吹塑薄膜機頭流場的數(shù)值分析與研究.pdf

1、塑料薄膜的應用十分廣泛，隨著經濟的不斷發(fā)展和農村產業(yè)鏈結構的調整，塑料薄膜在各行業(yè)的需求量不斷上升。塑料薄膜的成型方法有很多種，其中擠出吹塑成型的應用最為廣泛，其成型方式是通過擠出機將塑料擠成管狀，而后借助擠出機頭下部的壓縮空氣以一定比例吹脹成膜。因此，擠出機機頭的出口環(huán)形縫隙高度和吹脹比決定了薄膜厚度的大小，同時也決定了其應用的范圍。吹脹比是吹塑薄膜生產工藝的主要控制點之一，取值過大容易引起膜泡不穩(wěn)定，使薄膜出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，常用的低密度

2、聚乙烯（LDPE）薄膜的吹脹比應控制在2.5~3.0。因此，要想利用吹塑方法生產超薄薄膜，必須要知道機頭出口縫高的最小取值。
　　本文以目前國內使用最為廣泛的芯棒式擠出機頭為例，通過經驗數(shù)據(jù)初步建立了吹膜機頭的幾何模型，保持其它幾何參數(shù)不變，改變出口環(huán)形縫隙高度，建立若干個幾何模型，利用FLUENT有限元分析軟件模擬了聚合物在機頭流道內的流動狀態(tài)，得到了速度場和壓力場的分布情況，分析結果如下：
　　1、隨著出口縫隙高度的逐漸

3、變小，入口壓力在逐漸變大，壓力變化的幅度也隨之增大。
　　2、當出口縫隙高度小于0.5mm時，入口壓力會產生劇烈變化，壓力的異常增大反應會使機頭負荷增大，各階段的壓力降也會增大，消耗更多的能量，機頭的穩(wěn)定性降低，影響薄膜的生產質量，因此，縫高在生產中不宜取到小于0.5mm。
　　分析結果表明，在吹脹比取3，出口縫高取0.5mm時，吹塑薄膜機頭可以生產最小厚度薄膜。從模擬結果所得的出口速度、入口壓力和壓力降波動曲線中可以發(fā)現(xiàn)，

4、當出口逢高變化對流場影響較小，流場較為穩(wěn)定時，流體的出口速度波動在0.0009m/s~0.0011m/s，入口壓力在0.1MPa左右，雖然在縫高取0.5mm時并沒有發(fā)生劇烈變化，但相比之下這些值是略高的，因此，需要對模型進行優(yōu)化，從而降低壓力，提高出口流速的均勻性。
　　保持上述模擬所用幾何模型的結構參數(shù)不變，將出口縫隙高度設置為0.5mm，建立幾何模型，將此模型定為生產超薄薄膜的吹膜機頭。機頭內壓力場和出口流速會影響超薄薄膜的生

5、產質量，為了降低流道內的壓力，提高出口流速的均勻性，需要對此機頭流道幾何參數(shù)和流變參數(shù)進行優(yōu)化分析。本課題主要通過改變流道的成型段長度、壓縮段長度和料流的入口速度，利用FLUENT軟件對流場進行數(shù)值模擬，得到了速度場和壓力場的分布情況，分析結果如下：
　　1、成型段的長度不能過短，要大于6mm，否則出口流速會不穩(wěn)定。隨著成型段長度的增加，入口壓力及出入口壓力降增加，因此成型段長度也不能過長，可以在9~12mm內取值。
　　2

6、、隨著入口流速的增大，出口速度波動增大，入口壓力和壓力降也顯著增大，流道出口的均勻性和機頭的穩(wěn)定性就難以保證，因此應減小入口流速，可以在0.01~0.02m/s中取值。
　　3、隨著壓縮段長度的增加出口速度波動在變小，當壓縮段長度大于芯軸直徑時，出口速度相對會更穩(wěn)定、更均勻，但不能過長，否則會增加機頭負荷；壓縮段變化對壓力場的影響很小。因此，壓縮段長度應在45~50mm之間取值。
　　本課題的研究實現(xiàn)了利用擠出吹塑成型法生產