TY - THES

T1 - Berechnung der rotatorischen Strömung, Verweilzeit und Deformation in der Meteringzone eines Einschneckenextruders

AU - Zitzenbacher, Gernot

PY - 1998/12/14

Y1 - 1998/12/14

N2 - Ziel dieser Arbeit ist es, die rotatorische Strömung, Deformation und Verweilzeit der Kunststoffschmelze in der Meteringzone eines Extruders zu berechnen. Der Schneckenkanal wird vereinfacht als abgewickelte Rinne betrachtet, die Berechnung erfolgt isotherm und zweidimensional im Kanalquerschnitt. Zur Lösung des Strömungsproblems werden die Navier-Stokes-Gleichungen mit Hilfe der Finiten Differenzen Methode gelöst. Durch die iterative Korrektur des sich ergebenden Druckfeldes wird die Kontinuitätsgleichung berücksichtigt. Aufbauend auf den erhaltenen Geschwindigkeitswerten erfolgt anschließend die Berechnung von Verweilzeit und Deformation der Schmelze.Durch die Betrachtung der Stromlinien erkennt man die Zirkulation der Strömung. Die Querströmungsgeschwindigkeit wird zu den Stegen hin kleiner, ihre Nullstelle verschiebt sich in Richtung der Zylinderwand. Die vertikale Geschwindigkeitskomponente ist nur in der Nähe der Stege ungleich Null. Weiters erfolgt durch das Anschleppen der Schmelze ein Druckaufbau von der passiven zur aktiven Stegflanke. Druckunterschiede zwischen Zylinderwand und Schneckengrund in Stegnähe bewirken die vertikale Strömung. Die Verweilzeitverteilung hat ihr Minimum bei etwa 2/3 der Gangtiefe, zum Schneckengrund und zur Zylinderwand hin geht sie gegen Unendlich. Bei Verengung des Kanals erhöht sich die Verweilzeit in der Nähe des Schneckengrundes, die Deformation sinkt insgesamt. Nach der analytischen Rechnung ergeben sich bereits bei breiten Schneckenkanälen große Fehler.

AB - Ziel dieser Arbeit ist es, die rotatorische Strömung, Deformation und Verweilzeit der Kunststoffschmelze in der Meteringzone eines Extruders zu berechnen. Der Schneckenkanal wird vereinfacht als abgewickelte Rinne betrachtet, die Berechnung erfolgt isotherm und zweidimensional im Kanalquerschnitt. Zur Lösung des Strömungsproblems werden die Navier-Stokes-Gleichungen mit Hilfe der Finiten Differenzen Methode gelöst. Durch die iterative Korrektur des sich ergebenden Druckfeldes wird die Kontinuitätsgleichung berücksichtigt. Aufbauend auf den erhaltenen Geschwindigkeitswerten erfolgt anschließend die Berechnung von Verweilzeit und Deformation der Schmelze.Durch die Betrachtung der Stromlinien erkennt man die Zirkulation der Strömung. Die Querströmungsgeschwindigkeit wird zu den Stegen hin kleiner, ihre Nullstelle verschiebt sich in Richtung der Zylinderwand. Die vertikale Geschwindigkeitskomponente ist nur in der Nähe der Stege ungleich Null. Weiters erfolgt durch das Anschleppen der Schmelze ein Druckaufbau von der passiven zur aktiven Stegflanke. Druckunterschiede zwischen Zylinderwand und Schneckengrund in Stegnähe bewirken die vertikale Strömung. Die Verweilzeitverteilung hat ihr Minimum bei etwa 2/3 der Gangtiefe, zum Schneckengrund und zur Zylinderwand hin geht sie gegen Unendlich. Bei Verengung des Kanals erhöht sich die Verweilzeit in der Nähe des Schneckengrundes, die Deformation sinkt insgesamt. Nach der analytischen Rechnung ergeben sich bereits bei breiten Schneckenkanälen große Fehler.

M3 - Diplomarbeit

ER -