كيفية الانتقال من الكمبيوتر الصغير إلى الكمبيوتر المركزي؟ التقدم البحثي في ​​نظرية التضخيم المماثلة لأجهزة البثق اللولبية

يتمتع جهاز البثق اللولبي المستمر بدرجة عالية من المرونة والأتمتة. إن استخدام معالجة البثق أثناء معالجة البوليمر يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكاليف المعالجة، ويحسن كفاءة الإنتاج ويقلل من انبعاثات النفايات.

على الرغم من أن آلات البثق الموجودة يمكنها التعامل مع ذوبان وخلط المواد الحالية في اللولب، إلا أنه مع زيادة درجة التصنيع، فإن كفاءة الإنتاج المنخفضة لم تعد قادرة على تلبية احتياجات الصناعة المستقبلية. من أجل زيادة تحسين كفاءة معالجة البوليمرات، فإن تصميم أجهزة بثق واسعة النطاق أمر ملح.

ومع ذلك، إذا قمت بتصميم معدات واسعة النطاق مباشرة، فسوف تواجه مشاكل مثل إهدار الموارد بسبب عدم كفاية خبرة التصميم. لذلك، أصبح البحث النظري الموسع حول معدات البثق اللولبي ذا أهمية خاصة.

نظرية تضخيم التشابه هي مجموعة أرقام بلا أبعاد تمثل المعلمات المتعلقة بظاهرة معينة في النظام. عندما تكون الظواهر في نظامين متشابهة، يكون هناك أيضًا تشابه معين بين المعلمات ذات الصلة. يمكن أن يشكل هذا التشابه مجموعة أرقام بلا أبعاد، أي أن معيار التشابه هو قيمة ثابتة. بدءًا من نظرية التشابه، فإن تطبيق الاستنتاجات التجريبية المستخلصة من المعدات صغيرة الحجم على معدات الإنتاج واسعة النطاق يمكن أن يضمن أن المجموعات عديمة الأبعاد المنتجة في المعدات صغيرة الحجم وكبيرة الحجم متساوية، وبالتالي الحفاظ على أشكال الحلول عديمة الأبعاد لمختلف المعادلات متسقة. يتغير. بالنسبة لتصميم الهيكل اللولبي للطاردات الكبيرة ذات اللولب المزدوج، يمكن استخدام نظرية التضخيم المماثلة للطاردات. يمكن لهذه النظرية أن تبدأ من منظور التشابه الهندسي وتوفر منصة للتصميم من خلال دراسة النمذجة البارامترية. إن اعتماد طريقة التصميم هذه يمكن أن يتجنب تكرار النمذجة، ويوفر وقت التصميم، وبالتالي تحسين كفاءة الإنتاج وجودة الإنتاج.

في السنوات الأخيرة، نوقشت الأبحاث المتعلقة ببنية البثق الصغيرة على نطاق واسع، لكن البحث عن البثق الكبير لا يزال في مرحلة الاستكشاف. من خلال البحث المتعمق حول المعلمات الهندسية وتضخيم مؤشر الأداء للنموذج التجريبي، يمكن أن يوفر أساسًا نظريًا لتطوير آلات البثق اللولبية واسعة النطاق، وبالتالي تحسين جودة التصميم ومعدل النجاح. تهدف هذه المقالة إلى تقديم العمل الحالي والتقدم في هذا المجال من خلال نظرية التضخيم المماثلة المطبقة على الطارد المزدوج اللولب.

نظرية تضخيم مماثلة للطارد المزدوج اللولب

تتمتع آلات البثق ذات اللولب المزدوج بأداء خلط أفضل من آلات البثق ذات اللولب الواحد. بعد البحث العلمي حول نظريات تضخيم مماثلة للطاردات أحادية اللولب، قاموا بتوسيعها إلى الطاردات ذات اللولب المزدوج. كما هو مبين في الشكل 2، في ظل فرضية الحفاظ على زاوية الحلزون (φ) دون تغيير، يتم فتح المسمار المزدوج للحصول على علاقة القطر بين المسمار المزدوج والمسمار المفرد، كما هو موضح في المعادلة (1). من خلال تجاهل تأثير منطقة الربط (زاوية الربط حوالي 0)، يتم توضيح جدوى تقريب المسمار المزدوج إلى برغي واحد.

الشكل 2: رسم تخطيطي مماثل لقناة تدفق أحادية اللولب مكافئة تقريبًا

تعد دراسات الأداء والسلامة للطارد المزدوج اللولب من العوامل المهمة لتصميم الطارد الناجح. ومن الضروري تحديد معايير التضخيم للمعلمات الرئيسية ودراسة التأثيرات المضخمة بناءً على الحسابات الرقمية. في الطارد المزدوج اللولب، تحتوي المادة على قسم مملوء جزئيًا وقسم مملوء بالكامل. تنطبق نظريات التضخيم المماثلة المطبقة على الطاردات أحادية اللولب على الطاردات ثنائية اللولب ذات المقاطع المملوءة بالكامل. ومع ذلك، مع زيادة الطلب على آلات بثق الخلط الموزعة وآلات البثق المزدوجة اللولب للتطاير، بدأت نظريات توسيع نطاق مماثلة في الظهور لآلات البثق المزدوجة اللولب غير المتشابكة التي ملأت منطقة القناة جزئيًا. نظرًا لأن درجة ملء الطارد المزدوج اللولب هي مؤشر مهم لقدرة النقل اللولبية، يمكن تقسيم معيار التضخيم ثنائي اللولب أيضًا وفقًا لدرجات التعبئة المختلفة لقنوات تدفق الطارد المزدوج اللولب.

01نظرية التضخيم المشابهة لملء قناة التدفق بالكامل

قناة التدفق ممتلئة تمامًا مما يعني أن المادة مملوءة بالكامل في قناة التدفق دون أي فجوات. وقد وجد الباحثون أن طول الجزء المملوء بالكامل من الطارد له تأثير كبير على مدة المكوث واستهلاك الطاقة للمادة المبثوقة المنصهرة في الطارد. عندما تكون قناة التدفق ممتلئة بالكامل، تكون خصائص المادة أكثر استقرارًا مما كانت عليه عندما لا يكون المسمار ممتلئًا بالكامل. فقط عندما يتم ملء المسمار بالكامل، يمكن ضمان اتساق وجودة وإنتاج المنتجات المبثوقة. ولذلك، فإن مناقشات العلماء الحاليين حول النظرية المماثلة للطارد المزدوج اللولب تفترض بشكل أساسي أن قناة التدفق ممتلئة بالكامل.

أجرى Li Ao مقارنة شاملة لطرق التضخيم المماثلة لملء قناة التدفق بالكامل، واقترح تطبيق طريقة التضخيم على جهاز بثق أحادي اللولب على جهاز بثق مزدوج اللولب، مما وضع الأساس النظري لتحويل الآلات الكبيرة ثنائية اللولب . بيرزين وآخرون. نعتقد أن معامل نقل الحرارة في الطارد المملوء بالكامل أمر بالغ الأهمية. مع انخفاض نسبة السطح إلى الحجم مع القطر، سينخفض ​​أيضًا معدل نقل الحرارة للطارد. لذلك، غالبًا ما يتم تعريف المسمار على أنه ثابت الحرارة في عملية حساب المحاكاة. الدولة، وذلك باستخدام درجة حرارة الذوبان باعتبارها واحدة من معايير التقييم. نظرًا لأن عملية البثق محدودة بنقل الحرارة، فإن درجة حرارة الذوبان المطلوبة في قسم توصيل الذوبان ليس من السهل تحقيقها. ولذلك، قد تكون هناك حاجة لتجارب ونماذج إضافية عند استخدام تضخيم نقل الحرارة. أجرى Matic مقارنة تجريبية للتضخيم المماثل لنقل الحرارة وطرق التضخيم المشابهة للطاقة ووجد أن درجة حرارة الذوبان في المنطقة المملوءة جزئيًا كانت أقل وأن وقت الإقامة قبل وبعد التضخيم في المنطقة المملوءة بالكامل كان متشابهًا، مما يشير إلى أن هاتين الطريقتين تعتبر طرق التضخيم أكثر ملاءمة للتدفقات المملوءة بالكامل. في النفق، يكون أداء الخلط داخل الطارد أفضل في هذا الوقت. كما هو مبين في الشكل 3، تم استكشاف وقت المكوث وتوزيع درجة حرارة الذوبان في ظل عمليات مختلفة، وتبين أن وقت المكوث ودرجة حرارة الذوبان في قناة التدفق المملوءة بالكامل كان لهما نفس اتجاه التغيير، ودرجة حرارة الذوبان المتضخمة ووقت المكوث أصبح أوسع، مما يشير إلى أن جودة المنتج المنتج بعد التضخيم تشبه جودة النموذج المرجعي، مما يحل مشكلة تحلل المنتج المضخم. يعتقد ناكاتاني أن المؤشر الأديباتي والمؤشر غير النيوتوني يحددان ظروف الطارد وخصائص البوليمر. واقترح تضخيمًا مشابهًا للتوازن الحراري باستخدام مؤشر تضخيم الخرج كمتغير رئيسي، وتحقق من جدوى هذه الطريقة من خلال درجات حرارة ذوبان ثابتة.

الشكل 3: مقارنة بين درجة حرارة الذوبان ووقت الإقامة المحلي قبل وبعد توسيع نطاق الطارد

يتمتع جهاز البثق ثنائي اللولب بوظيفة خلط جيدة، ويجب الانتباه إلى تأثير خلط المواد الموجودة في جهاز البثق ثنائي اللولب بعد التضخيم. استخدم Qu Wenbin طريقة تضخيم تشابه الخلط لتكبير تصميم العناصر اللولبية في قسم الخلط في جهاز البثق. قام بتحليل أداء الخلط لتكوينات لولبية مختلفة في قناة التدفق المملوءة بالكامل وأثبت أن تضخيم الطارد اللولبي يعتمد على التشابه الهندسي لهيكل اللولب. السلوك الجنسي. اقترح تشين أن يتم تحديد جودة البثق من خلال معلمات مثل المعلمات الهندسية، والطاقة المحددة، وتوزيع وقت البقاء، ودرجة الحرارة، والضغط، وتحدد هذه المعلمات توزيع الخلط أثناء عملية البثق. قام جوان بتطوير واختبار جدوى قواعد تضخيم النسبة الهندسية المماثلة باستخدام أجهزة بثق مزدوجة اللولب بأقطار مختلفة. لقد وجد أن معلمات العملية الأساسية، ومعدل تدفق المواد وسرعة اللولب لها تأثير ضئيل جدًا على خصائص المواد، في حين أن تكوين اللولب له تأثير أكبر. يوضح البحث أعلاه أنه على أساس تحديد التكوين اللولبي، يمكن لتضخيم التشابه الهندسي إنتاج مخرجات وتلبية متطلبات الخلط المستمر، ولكن لديه تغيرات مختلفة في درجات الحرارة. ولذلك، فإن التطبيق الشامل لأساليب تضخيم مماثلة متعددة يمكن أن يحل المشكلة بشكل أفضل.

إن فرضية الاستخدام الشامل لطرق تضخيم مماثلة متعددة هي تحديد التشابه الهندسي لتكوين المسمار ومجموعة البراميل. بعد ذلك، استنادًا إلى غرض تضخيم الإخراج في صناعة اللولب المزدوج، يتم إجراء تضخيم مماثل للحجم، وأخيرًا يتم حساب سرعة اللولب للآلة الصغيرة بشكل عكسي لتحديد الآلة الكبيرة. يتم استخدام سرعة المسمار ومحاكاة مجال التدفق للحكم على سلامة التضخيم وأداء الخلط. اشتق دونغ تشونغ هوا نظرية التضخيم التي تجمع بين طرق التضخيم المتعددة عن طريق موازنة مجالات الخلط ودرجة الحرارة بين المواد، أي التوازن الحراري الشامل وخلط التضخيم المماثل، وطبقها في خلاطات سلسلة ZSK. يو جين فنغ وآخرون. استخدم معدل القص الهندسي⁃الحجم⁃طريقة التضخيم المماثلة لإجراء أبحاث التضخيم على قسم قياس العادم المختلط في الإطار الرئيسي، واستكشف سلامة وأداء الخلط للنموذج المضخم. بالإضافة إلى ذلك، استنادًا إلى التوسيع المماثل لآلات البثق المزدوجة اللولب المتوازية، تمت أيضًا دراسة ومناقشة الطاردات المخروطية ثنائية اللولب في هذا الصدد. أجرى لانغهورست عمليات محاكاة مختلفة وتضخيمًا مماثلًا لكل قسم وظيفي من الهيكل الخاص للطارد المزدوج اللولب المخروطي المضاد للدوران. قام Yin Qingzhen بتلخيص المعلمات ذات الصلة في شكل ثوابت بلا أبعاد، وقام بتصميم وتوسيع الأقسام الوظيفية لكل جزء من جهاز البثق المزدوج اللولب المخروطي، مما يوفر الظروف اللازمة للتشغيل المستقر للطارد الموسع. استخدم تشن سيمنغ طريقة العناصر الدقيقة لفصل الطارد المخروطي المزدوج اللولب للمواد النشطة، ووضع نظريات التضخيم المقابلة للأقسام الوظيفية المختلفة، وقام بإجراء التصحيحات. باختصار، يمكن لطريقة التضخيم التقليدية المشابهة تضخيم معلمات محددة للأقسام الوظيفية المستقلة، ولكن لا تزال هناك أوجه قصور في التضخيم الإجمالي للطارد اللولبي. يمكن تطبيق طريقة التضخيم المماثلة المحسنة للجمع بين خصائص الأقسام الوظيفية المختلفة. الإنتاج الفعلي. وفي الوقت نفسه، يعد استخدام التصميم التجريبي المتعامد طريقة تحقق مهمة لتحقيق التوازن الشامل وتقييم المعلمات المختلفة أثناء عملية التصحيح للتحقق من جدوى التضخيم المماثل وتحسين مستوى المعلمة لنموذج التضخيم.

02 نظرية تضخيم التشابه لملء قناة التدفق الجزئي

في المعالجة الفعلية باستخدام آلة البثق اللولبية، يمكن للمادة فقط ملء جزء من قناة التدفق، ولكن لا يمكنها ملء قناة التدفق بأكملها بالكامل. إن تعقيد عملية ملء قناة التدفق الجزئي أكبر بكثير من التدفق أحادي الطور عندما تكون قناة التدفق ممتلئة بالكامل. عندما تمتلئ قناة التدفق جزئيًا، فإن معدل التدفق وإجهاد القص للمادة المنصهرة سيزيد، مما يجعل عملية البثق أكثر تعقيدًا.

استنادًا إلى خصائص الملء الجزئي في قسم توصيل الذوبان في جهاز بثق لولبي مزدوج يدور بشكل مشترك، ناقش MEIJER عمق القناة، والتضخيم المماثل للتدفق الصفحي، والتضخيم المماثل لنقل الحرارة، في حالة الملء الجزئي أو التغيرات في اللزوجة أثناء عملية البثق (الظروف غير متساوية الحرارة وغير النيوتونية)، يحدث تسرب خطير في التدفق. وأشار جانزفيلد إلى أن معدل تدفق التسرب يرتبط بدرجة ملء الغرفة في منطقة التغذية. في حالة الملء الجزئي، مع انخفاض عدد الغرف المملوءة بالكامل، يتأثر معدل تدفق التسرب، وينخفض ​​مؤشر تضخيم الإنتاج. فوكودا وآخرون. أجريت اختبارات تدفق المقاومة على عناصر نقل وكتل عجن موسعة نسبيًا، واقترحت تضخيمًا مشابهًا لنسبة تدفق المقاومة لتضخيم معدل التدفق عن طريق الحفاظ على نسبة تدفق المقاومة للعنصر المحدد ثابتة.

نظرًا لاقتراح مجموعة متنوعة من طرق التوسع المماثلة للملء الكامل لأجهزة البثق اللولبية، فقد بدأ العديد من الباحثين في دراسة ما إذا كانت هذه الطرق قابلة للتطبيق في قنوات التدفق المملوءة جزئيًا. بيجيو وآخرون. نعتقد أنه إذا ظلت درجة الملء الجزئي ومعدل الخلط للطارد المزدوج اللولب ثابتين، فإن طرق التوسيع المماثلة المطبقة على الملء الكامل ستكون فعالة بنفس القدر للقنوات المملوءة جزئيًا. في توسيع نطاق مماثل مقترح في ظل فرضية التعبئة الكاملة، يكون للهندسة اللولبية تأثير كبير على الخلط والتدفق الذي تم تطويره داخل الطارد المزدوج اللولب. مجفف وآخرون. اقترح نظرية تضخيم تشابه الحجم عندما يكون المسمار ممتلئًا في الغالب. يأخذ تضخيم تشابه الحجم فقط الحجم الحر لطول المسمار بالكامل ويحافظ على نفس الامتلاء. باستخدام معدل تدفق الحجم كمتغير واحد، يكون مؤشر معلمة التضخيم هو نفسه الموجود تحت التعبئة الكاملة. طريقة تضخيم التشابه المختلط متشابهة. أثبت هاسر أنه يمكن تحقيق تضخيم عملية البثق للأشكال الهندسية المختلفة بناءً على تضخيم تشابه الحجم، كما أن اتجاهات معلمات التضخيم متسقة. يمكن أن نستنتج أن طرق التضخيم المطبقة لملء قنوات التدفق جزئيًا للطارد المزدوج اللولب مشتقة في الغالب من ملء قنوات التدفق بالكامل. ويبين الجدول 2 طرق تضخيم مماثلة شائعة الاستخدام لأجهزة البثق ذات اللولب المزدوج.

الجدول 2: خصائص طرق التضخيم المماثلة شائعة الاستخدام للبراغي المزدوجة

طلب

ومن الناحية النظرية، قام عدد كبير من الباحثين بتطبيق نظرية تضخيم التشابه في الإنتاج الفعلي. تم استخدام البحث الأولي لمقارنة طرق التضخيم المماثلة المختلفة. أجرى تشونغ عمليات تحقق تجريبية على نفس النوع من الطارد أحادي اللولب لتضخيم التشابه العالمي، وتضخيم مماثل لنقل الحرارة، وتضخيم التشابه الهندسي، ووجد أنه بعد التشابه الهندسي، يكون للنموذج الموسع مخرجات. طبق وانغ جيان بينغ طريقة "القطر المكافئ" لتحليل ثلاث طرق تضخيم مماثلة لقسم نقل الذوبان في جهاز البثق المزدوج اللولب المشترك الدوران، واستخدم البيانات الفنية للبراغي المزدوجة الكبيرة للحصول على نتائج أكثر اتساقًا مع الوضع الحقيقي.

الشكل 4 (أ) ~ (ج) يصور مقارنة الإخراج والطاقة والسرعة مع البيانات التجريبية تحت طرق تضخيم مختلفة. لقد وجد أن اتجاه البيانات لطريقة التضخيم المماثلة لمادوك أقرب إلى البيانات التجريبية. على أساس العديد من الأساليب الحالية، قام فريق Nastaj بتطوير نظام جديد لتحسين حاسوب البثق لتحسين العملية استنادًا إلى نموذج البثق اللولبي العالمي لزيادة إنتاج البثق وتقليل استهلاك الطاقة المحدد. الشكل 4 (د) هو منحنى بيانات المواد والعملية التي تم الحصول عليها عن طريق محاكاة قسم الطارد بأكمله. درجة الملء منخفضة في قسم النقل الصلب، وتصل إلى حالة الامتلاء الكامل بعد اختفاء الطبقة الصلبة. في هذا الوقت، تحدث تقلبات واضحة في الضغط ودرجة الحرارة. بأخذ كلوريد البوليفينيل كمثال، تحقق منجي من تضخيم مماثل عند درجة حرارة ذوبان ثابتة ومعدل قص ثابت في جهاز بثق مزدوج اللولب معاكس الدوران. حصل ريختر على توزيع حجم الجسيمات للجزيئات عند مستويات تعبئة مختلفة من خلال طريقة تضخيم مماثلة. يعد استخدام تتبع الجسيمات للتحقق من الخلط الآمن في قناة التدفق حاليًا طريقة فعالة وبديهية.

استنادًا إلى التوسع المماثل لأجهزة البثق اللولبية، ظهرت تدريجيًا تطبيقات واسعة النطاق للمعدات الهيكلية المماثلة. بدأت أيضًا معدات مثل أجهزة البثق اللولبية ذات قرص الطحن، والخلاطات الداخلية، والمصافي ثنائية اللولب، والخلاطات المستمرة ثنائية الدوار في إنشاء تطبيقات مماثلة لتوسيع نطاق العمل. طريقة. قام He Xiaoling ببناء نموذج للطارد اللولبي القرصي استنادًا إلى خلط تضخيم التشابه، وفي الوقت نفسه قام بتحسين المعلمات بمساعدة التجارب المتعامدة والمحاكاة العددية. تشن كيجوان وآخرون. استخدمت معايير التشابه للتشابه الهندسي وإجهاد القص الأقصى الثابت في تقنية المعالجة اللولبية لتصميم نموذج خلاط داخلي. قارن Hu Dongkui وظائف وهياكل آلات البثق ثنائية اللولب والمصافي ثنائية اللولب، ووجد أن المصافي ثنائية اللولب وآلات البثق ثنائية اللولب هي الأكثر تشابهًا بشكل عام، ويمكن التحقق منها من خلال التجارب، مما يؤدي إلى فهم أفضل لآلات البثق المزدوجة اللولب. بثق المسمار. تصميم الآلة له أهمية كبيرة. استخدم Gong Shuyun تكافؤ الطاقة كمعيار لقياس تأثير الخلط، واقترح العملية والنموذج النظري لتصميم تضخيم مماثل لقسم الخلط للخلاط المستمر ثنائي الدوار. تكتسب الفكرة البحثية لطريقة التضخيم المماثلة المزيد والمزيد من الاهتمام في الصناعة.

الشكل 4: تحليل مقارن لنظرية التضخيم المماثلة في الإنتاج الفعلي

خاتمة

يمكن أن يساعد التصميم والتطبيق الموسع المماثل لأجهزة البثق اللولبية في تحسين هيكل اللولب والسرعة والمعلمات الأخرى للطارد وتحسين أداء الطارد. ومع ذلك، من خلال تلخيص معايير التوسيع المماثلة لأجهزة البثق اللولبية في الداخل والخارج في السنوات الأخيرة، يمكن العثور على أنه بغض النظر عن الطريقة المستخدمة، تعتمد تجارب التوسيع على ضمان سلامة وخلط البثق اللولبي.

ومع ذلك، تنطوي أجهزة البثق اللولبية على مشكلات مثل استهلاك الطاقة، والتسرب، وأداء الخلط، والسلامة. لا يمكن لأساليب التضخيم المماثلة الحالية تعظيم مزاياها. ولذلك، فإن تحسين معايير التشابه وعوامل التضخيم أمر مهم للغاية. يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية إمكانية تطبيق نظرية تضخيم التشابه في تحسين هيكل الطارد ومعلمات العملية، وتطوير الأدوات والأساليب العملية المقابلة لتوفير حلول أكثر اكتمالاً لقولبة وتصميم وتطبيق أكثر دقة للطاردات الكبيرة. الدعم النظري.