BARR及DRAY& LAWRENCE 障壁螺桿熔化區之電腦輔助設計

Abstract

本文利用電腦模擬分析高分子物料在Barr及Dray & Lawrence 兩種障壁螺桿熔化區之 情形。熔化分析以Tadmor模式為基礎, 而熔體則考慮為不等溫非牛頓流體, 其黏度以 power law 來描述, 利用數值方法, 求得高分子固體床在不同的操作條件及螺桿幾何 形狀之熔化速率及熔化區長度。並藉著有限差分法, 將統制方程式寫成三對角線矩陣 , 以Thomas algorithm解矩陣, 求高分子流體之溫度、速度、壓力分佈。 結果顯示增加圓筒及固體床之相對速度, 以提高彼此摩擦產生黏滯熱, 有助於高分子 固體床之熔化速率, 此外經由增加螺桿轉速、固體溝道寬度、螺旋角及深度可提高熔 化率。至於圓筒溫度雖可提高熱傳導項, 但熔體薄膜黏度卻減低影響黏滯熱的產生, 反而降低熔化速率上升幅度。此外, 流體壓力和螺桿轉速及幾何形狀有關, 當螺桿轉 速愈快且流體每單位寬度質量流率愈小, 則流體壓力愈高。 比較Barr及Dray & Lawrence 螺桿, 因Dray & Lawrence 螺桿有較大的固體溝道寬度 及螺旋角, 而有較大的熔化速率, 但其流體壓力較Barr螺桿為低。