شارك-التدوير مقابل. العداد-الثنائي الدوار-الطاردات اللولبية: ما مدى تأثير اتجاهات التدوير على الأداء؟

في عالم تركيب المواد وقذفها، تعد ماكينات البثق اللولبية المزدوجة-قلب الإنتاج. يحدد أدائها بشكل مباشر جودة الخلط وكفاءة الإنتاج والخصائص الميكانيكية للمنتج النهائي.

فيجويل، نحن ندرك أهمية اختيار التقنية المناسبة-شارك-بالتدويرأوالعداد-يدور-أمر بالغ الأهمية لتطبيقك المحدد. في حين أن الاختلاف قد يبدو مجرد اتجاه الدوران، فإن عمليات محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) والاختبارات الميدانية لدينا تكشف عن اختلافات كبيرة في خصائص المعالجة، وقدرات الخلط، وقابلية المنتج للتكيف.

تشرح هذه المقالة هذه الاختلافات الفنية لمساعدتك على اتخاذ قرار مستنير بشأن خط الإنتاج الخاص بك.

يكمن الاختلاف الأساسي في كيفية تفاعل البراغي مع المادة:

شارك-الطاردات ذات اللولب المزدوج الدوارة:

• الدوران: يدور كلا المسمارين في نفس الاتجاه.

• الآلية: يتم فرض الدفع من رحلات المسمار. يتم نقل المواد في مسار "∞" (الشكل - ثمانية)، مما يؤدي إلى إنشاء تأثير نقل قسري.

شارك في وضع -التزاوج اللولبي المزدوج-الدوار

العداد-الطاردات ذات اللولب المزدوج الدوارة:

الدوران: تدور المسامير في اتجاهين متعاكسين.

الآلية: قوى الدفع تقابل بعضها البعض. تنتقل المادة في مسار على شكل "C"-داخل غرف مغلقة، وتخضع لخلط وتفاعل متكرر.

وضع تزاوج اللولب -المزدوج الدوار-العداد

بناءً على خريطة سحابة الضغط (الشكل . 3) ومنحنى تباين الضغط (الشكل . 4)، تم إجراء الملاحظات التالية:

• المسمار المزدوج الدوار-المشترك:يُظهر الضغط داخل قناة التدفق تقلبات إيقاعية. تتوافق هذه التقلبات مع موضع الرحلات اللولبية (كما هو موضح في الشكل . 4). نظرًا لأن رحلات الطيران اللولبية عبارة عن نتوءات مرتفعة، فإن المادة تخضع لضغط شديد وقوى قص أثناء مرورها فوقها، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط في مواقع الطيران.

• العداد-البرغي المزدوج الدوار:يرتفع الضغط في البداية ثم ينخفض ​​على طول اتجاه البثق، والذي يتميز بظاهرة ضغط موضعي مرتفع -في القسم الأوسط. يحدث هذا الضغط المرتفع في منطقة التشابك (راجع الشكل . 2). يؤدي الدوران المعاكس للبراغي إلى تدفق المواد بشكل غير متساو أو انسدادها، مما يؤدي إلى تراكم المواد في المركز، مما يولد هذا الضغط الموضعي العالي.

مخطط سحابة الضغط في العداء أثناء عملية البثق

تاريخ الضغط

استنادًا إلى كفاف معدل القص (الشكل . 5) ومنحنى التباين (الشكل . 6)، تكون الملاحظات كما يلي:

• السلوك العام (كلا النوعين):في كل من عمليتي -التدوير المشترك والتدوير المعاكس-، يكون معدل القص أعلى بشكل ثابت عند الرحلات اللولبية وأقل في القنوات اللولبية. يحدث هذا لأن الخلوص بين رحلة اللولب وجدار البرميل يكون في حده الأدنى، مما يؤدي إلى تسريع تدفق المواد وتحفيز قوى القص العالية. في المقابل، فإن الفجوة الأكبر في القنوات اللولبية تؤدي إلى انخفاض معدلات القص.

• العداد-البرغي المزدوج الدوار:يُظهر هذا النوع طفرات موضعية في معدل القص. تحدث هذه الظاهرة على وجه التحديد بسبب تدفق التسرب (الذي يحدث عادةً من خلال الخلوصات الضيقة في منطقة التداخل).

رسم بياني سحابي لمعدل القص أثناء عملية البثق

منحنى تغير معدل القص

ينقسم الخلط إلى فئتين أساسيتين: التوزيع والتشتت.

خلط التوزيع:عملية إعادة توزيع المواد وإعادة توجيهها لتحقيق التجانس.

خلط التشتت:عملية تقليل حجم جزيئات المادة من خلال قوى التمدد والقص.

يتم استخدام طريقة الجسيمات التتبع للقياس الكمي، وتحليل معلمات المسار مثل وقت الإقامة (RT)، ومقياس الفصل، والحد الأقصى لإجهاد القص لتقييم اختلافات الخلط.

أداء الخلط المحوري: توزيع وقت الإقامة (RTD)

يعد توزيع وقت الإقامة (RTD) مقياسًا مهمًا للخلط المحوري، حيث يصف الانتشار الإحصائي للوقت الذي تقضيه المادة داخل الطارد. ويمثلها وظائف الاحتمالية والكثافة الاحتمالية.

يوضح منحنى توزيع وقت الإقامة التراكمي (الشكل . 7) الاحتمال التراكمي لبقاء السائل أو المادة داخل الطارد.

في نظام اللولب المزدوج-الدوار-المشترك، تبدأ جزيئات التتبع بالخروج من القناة عند1.00 sوالخروج بشكل كامل54.82 s، مع إعطاء فترة زمنية للإقامة53.82 s.

في نظام اللولب المزدوج -الدوار-العداد، تخرج جزيئات التتبع أولاً عند1.48 sوالخروج تماما من قبل59.80 s، مما أدى إلى فترة زمنية للإقامة58.32 s.

يظل المنحنى التراكمي للبرغي المزدوج -المشترك الدوار-أعلى من ذلك الخاص بنظام الدوران العداد-، مما يشير إلى وجود نسبة أعلى من الجزيئات الخارجة من القناة في أي وقت محدد.

توزيع وقت الإقامة التراكمي

يوضح منحنى كثافة احتمالية الإقامة-مدى احتمالية بقاء المادة داخل الطارد خلال فترات زمنية مختلفة. تشير الكثافة الأعلى إلى احتمالية أكبر لبقاء المادة خلال تلك النافذة الزمنية المحددة، بينما تعكس الكثافة المنخفضة حدوثًا أقل.

وفقًا لدالة الكثافة الاحتمالية (الشكل . 8):

تقع معظم الجزيئات الموجودة في الطارد اللولبي المزدوج-المشترك الدوار-داخله1.00–1.99 s، بينما في نظام الدوران المضاد-يتم تركيزهم بداخله1.48–2.97 s. ينتقل منحنى الدوران المشترك-إلى اليسار ويظهر قمة أعلى، مما يشير إلى أداء نقل أقوى. من المحتمل أن يكون هذا بسبب خاصية مسار النقل القسري "∞-المشكل" للبراغي الدوارة-.

في المقابل، يقوم الطارد ذو الدوران المعاكس بدفع المادة على طول مسار على شكل "C-"، حيث يؤدي الخلط المتكرر وإعادة التدوير داخل الحجرة C- إلى إطالة وقت المكوث.

توزيع وقت الإقامة

مؤشر التوزيع

يعكس مؤشر التوزيع السلوك الريولوجي وخصائص تدفق المادة أثناء البثق. كما هو موضح في منحنى مؤشر التوزيع (الشكل . 9)، فإن الطارد اللولبي المزدوج - العداد -يظهر تجانس توزيع أفضل مقارنةً بنظام الدوران المشترك-.

مؤشر التوزيع

مقياس الانفصال

مقياس الفصل يميز التقدم في الخلط التوزيعي. كما هو مبين في الشكل . 10، مقياس الفصل الأولي كبير لأن نوعي الجزيئات يدخلان من جانبين متقابلين. مع تقدم عملية الخلط، يتناقص مقياس الفصل نتيجة لحركة التشتيت المستحثة بواسطة المسمار -، مما يشير إلى خلط مستوى السطح - الأعمق. التقلبات الملاحظة ناتجة عن تراكم الجسيمات أثناء التدفق.

يظل منحنى مقياس الفصل-لجهاز البثق اللولبي المزدوج -المشارك الدوار أقل بشكل ثابت من نظام الدوران العداد-، مما يوضح قدرته الأقوى على الخلط التوزيعي.

في عملية البثق اللولبية المزدوجة الدوارة-المشتركة-، يدور كلا المسمارين في نفس الاتجاه ويولدان قصًا قويًا في منطقة التشابك. وهذا يعزز التبادل المتكرر للمواد بين البراغي، مما يوفر خلطًا توزيعيًا أكثر اتساقًا.

وفي المقابل، يحتفظ البثق ذو الدوران المعاكس بمعظم المواد داخل الحجرة ذات الشكل C-. يدخل جزء صغير فقط إلى منطقة الفجوة حيث يحدث القص والاستطالة. تقلل الدرجة الأعلى من العلبة من التدفق غير المنتظم ولكنها تقلل أيضًا من تجانس الخلط بشكل عام.

أداء الخلط المشتت

يتم تعريف الخلط المشتت من خلال التخفيض التدريجي لحجم الجسيمات، مدفوعًا بشكل أساسي بضغوط القص والاستطالة. يعكس الحد الأقصى لإجهاد القص الذي تتعرض له جزيئات التتبع شدة عملية التشتت. تشير النسبة الأعلى من الجزيئات المعرضة للقص العالي إلى قدرة تشتت أقوى.

كما هو موضح في الشكل. 11، يُظهر اللولب المزدوج -الدوار المزدوج العدادي- منحنى احتمالية أعلى، مما يشير إلى أنه يعرض المزيد من الجزيئات لمستويات قص مرتفعة.

احتمال الحد الأقصى لإجهاد القص

يوضح الشكل . 12 الكثافة الاحتمالية لأقصى إجهاد القص، حيث تشير الذروة إلى مستوى الإجهاد الأكثر تعرضًا للجسيمات.

تؤكد خصائص المنحنى لكلا النظامين أن اللولب المزدوج -الدوار المعاكس-يوفر قوى قص واستطالة أقوى، مما يؤدي إلى خلط تشتيت فائق مقارنة بالتصميم الدوار-.

يلخص الشكلان. 13 و14 نتائج اختبار الشد والصدم.

تُظهر المواد المبثوقة بواسطة -البرغي المزدوج الدوار- قوة شد واستطالة أعلى قليلاً عند الكسر.
وعلى العكس من ذلك، تظهر العينات المأخوذة من نظام الدوران المضاد-امتصاص طاقة تصادم وقوة تصادم أعلى بشكل طفيف.

بيانات اختبار الشد

بيانات اختبار التأثير

مزايا-الطاردات اللولبية المزدوجة الدوارة-المشتركة:

مجال تدفق أكثر استقرارًا، خاصة من حيث التحكم في الضغط.

توزيع قوي-يمزج بين الأداء وتجانس المواد بدرجة عالية.

مدة بقاء أقصر وكفاءة نقل أعلى، مثالية للتركيبات الحساسة للحرارة وتقليل التدهور الحراري.

تظهر البثق خصائص شد أفضل.

مزايا الطاردات اللولبية المزدوجة العدادية-الدوارة-المزدوجة:

بناء القدرة على الضغط العالي- (مع الاهتمام بذروات الضغط الموضعية).

تأثيرات قص وتمدد أقوى، مما يوفر خلطًا مشتتًا فائقًا.

توزيع وقت الإقامة لفترة أطول وأوسع-، مناسب للعمليات التي تتطلب تفاعلًا ممتدًا أو وقت خلط.

تظهر البثق قوة تأثير أعلى ولزوجة ذوبان أقل بسبب انقسام السلسلة الأكثر شمولاً.