吹塑薄膜膜泡双面冷却成型过程的数值分析及内冷系统的研制

摘要

针对吹塑薄膜生产过程,该文综合运用运动学、动力学、热力学以及修正的Maxwell本构模型和修正的Hookean本构模型,建立了膜泡双面冷却条件下从口模到牵引辊间膜泡全过程的物理、数学模型,包括膜泡半径、膜泡与中心线间夹角、膜泡表面温度、膜泡厚度、膜泡纵向运动速度以及膜泡三向拉应力随膜泡纵向高度变化的八个微分方程,并运用四阶龙格-库塔法对上述微分方程进行了数值求解.分析研究了膜泡成型过程中双面冷却的传热机理,合理处理了在冷固线处膜泡由液态行为过渡到固态行为.自行设计膜泡内部冷却的装置、电气控制系统,实现了吹塑过程的双面冷却,提高了生产过程的自动化程度.实验对比了膜泡外部冷却和膜泡双面冷却两种情况下薄膜的表面温度,对比了膜泡双面冷却的数值分析结果和实验结果,研究了膜泡双面冷却对吹塑过程的影响.结果表明:膜泡双面冷却加强了吹塑过程的冷却效果,薄膜表面温度降低了6~12℃,冷却均匀性更好,验证了我们建立吹塑过程物理、数学模型的正确性,分析了实验结果和理论结果偏差的原因.同时,实验也发现在吹塑过程中膜泡稳定性得到提高,利用膜泡双面冷却提高吹膜产量20.7﹪.内冷系统的研制成功为我们茂金属聚烯烃吹塑薄膜的推广应用,以及大规格、重包装吹塑薄膜生产采用双面冷却以提高生产率及薄膜质量起到促进作用,也是在当前中国加入WTO的大环境下,开发具有自主知识产权方面的尝试.

目录

文摘

英文文摘

物理量名称及符号表

第一章绪论

1.1前言

1.2冷却对吹塑过程及产品质量的影响

1.3将膜泡内冷引入吹塑成型

1.4对吹塑薄膜成型过程的数值分析

1.5本论文的研究目的、意义

1.6本论文的研究内容

第二章吹塑薄膜的运动学、动力学及热力学分析

2.1膜泡物理、数学模型的建立

2.1.1膜泡的物理模型

2.1.2膜泡的数学模型

2.1.3数学模型微分方程

2.2吹膜过程的数值模拟

2.2.1矢量形式

2.2.2微分方程的修正

2.2.3时域到空域的转换

2.2.4数值分析程序

2.3数值分析结果

第三章吹塑薄膜膜泡内冷系统的研制

3.1膜泡内冷系统的总统设计

3.2内冷系统的机械结构设计

3.2.1机头与口模的设计

3.2.2内冷器的设计

3.3内冷系统电气控制设计

3.3.1控制系统硬件结构

3.3.2控制系统软件结构

第四章实验与结果分析

4.1吹塑过程膜泡表面温度场的测定

4.2膜泡双面冷却对吹塑薄膜产量的影响

4.3结果分析与讨论

结论与建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢