Numerische und experimentelle Analyse einer Doppelschlitzdüse mit alternarienden Fließkanälen
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Um das Verständnis der komplexen Strömungsvorgänge in schnelllaufenden Wave- und Energy-
Transfer-Schnecken zu vertiefen, wurde in meiner Bachelorarbeit ein experimenteller
Schneckensimulator in Form einer Doppelschlitzdüse mit alternierendem, sinusförmigem Höhenprofil
ausgelegt und gefertigt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Untersuchung
und der Erstellung einer mathematischen Beschreibung dieses Schneckensimulators basierend auf
der Netzwerkstheorie. Weiter wurden CFD-Simulationen zum Abgleich mit den experimentellen
Untersuchungen durchgeführt. Bei den experimentellen Untersuchungen wurde ein Versuchsplan
erstellt, um den Einfluss unterschiedlicher Parameter bestimmen zu können. Im Wesentlichen wurden
die drei Parameter Geometrie, Material und Betriebsweise der Extruder variiert. Bei den
Geometrieparametern wurden die Kanalhöhe und die Höhe des Überströmungskanales verändert.
Beim Material wurden ein niederviskosen Polymer zur Folienerzeugung (PP-RD204CF) und ein
hochmolekulares Rohrmaterial (HDPE HE3493 LSH) verwendet. Als weiterer veränderlicher
Parameter wurde die Betriebsweise der Extruder gewählt, zum einen der synchrone Betrieb (gleiche
Drehzahl) und der asynchrone Betrieb (unterschiedliche Drehzahl beider Extruder).
Die Untersuchungen zeigten, dass aufgrund des Wellenprofils der Fließkanäle bereits bei gleicher
Drehzahl der Extruder ein Überströmen der Kunststoffschmelze auftritt. Dieses Überströmen wird
durch Erhöhen der Drehzahl eines Extruders oder der Verwendung niederviskoser Materialien
verstärkt. Diese experimentellen Erkenntnisse wurden mittels mathematischer Berechnung und CFDSimulation
validiert.
Anhand der Vergleiche konnte gezeigt werden, dass Simulation wie auch semi-numerische
Berechnung eine qualitativ hochwertige Näherung der experimentellen Untersuchungen darstellen.