Angela Huszar,
"Mischuntersuchung von verschiedenen Rauten-Mischelementen mit Hilfe von ANSYS Polyflow"
, 10-2018
Original Titel:
Mischuntersuchung von verschiedenen Rauten-Mischelementen mit Hilfe von ANSYS Polyflow
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Der Einsatz von Mischelementen in Extrudern unterstützt die Homogenisierung der
Kunststoffschmelze. Dies ist besonders wichtig, wenn Farbstoffe oder Additive eingesetzt oder
sogenannte Polymer-Blends hergestellt werden. Mischelemente können sich in ihrer Geometrie
stark unterscheiden, da den Gestaltungsmöglichkeiten keine Grenzen gesetzt sind. Beim Mischen
wird grundsätzlich zwischen dispersivem und distributivem Mischverhalten unterschieden, wobei für
eine gute Mischperformance sowohl eine gute Zerteilung, als auch Verteilung der Teilchen
erwünscht ist. Zur Charakterisierung dieses Phänomens gibt es die Möglichkeit, Experimente am
Extruder oder das Mischverhalten in Mischteilen mittels numerischer Berechnung durchzuführen.
Der Vorteil der numerischen Kalkulation liegt darin, dass sie vor Anschaffung eines eventuell sehr
teuren Mischteiles sowohl Kosten, als auch Zeit sparen kann. Zeit deshalb, weil schließlich auf die
praktischen Versuche am Extruder selbst verzichtet werden kann. In dieser Arbeit wurde die
Mischperformance von 4 unterschiedlichen Mischelementen mit Hilfe von Simulationen untersucht.
Für die numerische Berechnung wurde das Programm ANSYS Polyflow verwendet. Für die 4
Mischteile wurden 3 Materialien eingesetzt, welche in deren Scherviskosität voneinander abwichen.
Weiters wurde jedes Material unter diversen Betriebspunkten untersucht, wobei sowohl der
Massedurchsatz ??? , als auch die Drehzahl N variabel waren. In Summe wurden daher 48
Simulationen durchgeführt. Für die Auswertung wurde anschließend grob zwischen Fließsimulation
und Particle Tracking unterschieden. Die Fließsimulation gibt sowohl Auskunft über die
Geschwindigkeitsprofile in axialer und radialer Richtung, über die mechanischen und thermischen
Parameter, als auch über das dispersive Mischverhalten. Diese wurde mit Hilfe der Schubspannung
und der Manas-Zahl charakterisiert. Beim Particle Tracking wird die distributive Mischperformance
untersucht. Dabei wurden die Verweilzeitverteilungsdichte RTD und die kumulative Verweilzeit
CRTD sowie das Quer- und Längsmischverhalten untersucht. Das Quermischen lässt sich mit dem
Segregationsgrad charakterisieren. Beim Längsmischen wurden 2 unterschiedliche Methoden
verwendet. Einerseits wurde dabei die Varianz, andererseits der ideale-distributive Längsmischindex untersucht.
Forschungs-