一种流延辊的流量设计方法与流程

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本发明属于挤出流延成型技术领域，尤其涉及流延辊的流量设计方法。


背景技术：

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挤出流延是薄膜生产的主要方式，原料树脂热熔后从挤出机中模头挤出，熔融树脂经机头流延到表面光洁的流延辊上，迅速冷却成薄膜，具有设备工艺简单，可连续生产，产品缺陷小，生产效率高等优点。
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流延膜的冷却成型过程主要发生在流延辊上，流延辊是直径较大的钢辊，内部中空设有内套，内套上焊有螺旋形的导流片，钢辊、内套、导流片之间的空间形成冷却介质流道。冷却介质通过在流道内流动进行换热，合适的冷却介质流量，能够保证换热的均衡，使流延膜在经过流延辊后达到所需的冷设计要求。目前没有专门针对于流延辊中冷却介质流量的研究设计，主要靠经验及不断的调试来获得合适的冷却介质流量，费时费力，成本高且不准确。


技术实现要素：

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本发明的目的在于提供了一种流延辊的流量设计方法，能够快速实现流延辊的流量设计，获得符合设计要求的流量参数，为流延辊水循环系配套设备提供符合技术的。
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为了实现上述目的，本发明专利的技术方案是：一种流延辊的流量设计方法，其特征在于：包括如下步骤：s1：分别建立流延薄膜、流延辊、冷却介质的几何模型。
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s2：分别对流延薄膜、流延辊、冷却介质的几何模型进行计算区域离散化。
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s3：将离散化后的计算区域导入数值仿真软件中，在数值仿真软件内进行边界条件设定、物性参数设定、数值迭代计算。
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s4：数值仿真软件计算后，获得延薄膜、流延辊、冷却介质的三维温度场分信息特点。
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s5：提取流延薄膜轴向温升曲线，对轴向温升曲线进行数据分析，得到轴向温升斜率与流速的对应关系。
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s6：重复s3-s5步骤，得出多个轴向温升斜率和流速大小的对应关系，并绘制轴向温升斜率-冷却介质流速大小的关系曲线图。
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s7：根据流量计算公式及轴向温升斜率-冷却介质流速大小的关系曲线，计算获得流量q：；其中，a为流延辊流道面积，为流延辊螺旋导流条角度相关的系数，v为单个螺旋流道内流速。
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进一步的，所述的流延辊为流延行业中的主冷辊、次冷辊、压花辊中的任一种。
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进一步的，所述流延膜为通过流延挤出成型的薄膜。
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进一步的，所述冷却介质为用于冷却流延膜的冷却流体。
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进一步的，所述数值仿真软件可以为ansys、abaqus、star-ccm、openfoam仿真软件中的任一种。
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本发明的有益效果是：采用上述方法，能够快速实现流延辊的流量设计，获得符合设计要求的流量参数。具体是采用建模仿真的方式获得流延辊的轴向温升斜率与流速的对应关系，整个过程在计算机上操作，快速且准确。
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本发明可适应不同管径、不同宽幅的流延辊的流量设计，根据本发明方法计算所获得的流量参数能够为流延辊冷却循环系统配套设备提供技术支持。
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附图说明：图1 本发明的流程示意图。
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图2为本发明中轴向温升斜率-冷却介质流速大小的关系曲线图。
具体实施方式
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为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1、2及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
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如图1所示，本发明一种流延辊的流量设计方法，包括如下步骤：s1：分别建立流延薄膜、流延辊、冷却介质的几何模型。
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其中，冷却介质指的是流体介质，可以选择水、液氨、空气等常规的冷却介质中的一种。冷却介质与流延薄膜分别布置在流延辊的两侧，冷却介质在流延辊内流动实现热量的传递；流延薄膜通过流延辊实现与冷却介质的热量传递。所述流延膜为通过流延挤出成型的薄膜；如可以为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、复合膜等。
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s2：分别对流延薄膜、流延辊、冷却介质的几何模型进行计算区域离散化，具体可以采用四面体网格、六面体网格、混合网格等网格划分形式。
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s3：将离散化后的计算区域导入数值仿真软件中，在数值仿真软件内进行边界条件设定、物性参数设定、数值迭代计算；其中边界条件包括热边界条件、耦合传热边界条件和进、出口边界条件；物性参数包括密度、热导率及比热的参数设定。
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其中，所述数值仿真软件可以为ansys、abaqus、star-ccm、openfoam数值仿真软件中的任一种。
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s4：数值仿真软件计算后，获得流延薄膜、流延辊、冷却介质的三维温度场分信息特点。
[0027]
s5：提取流延薄膜轴向温升曲线，对温升曲线进行数据分析，得到温升斜率k与流速v关系。
[0028]
s6：重复s3-s5步骤，得出多个温升斜率-流速大小对应关系，绘制轴向温升斜率-冷却介质流速大小的关系曲线图。
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s7：根据流量计算公式及轴向温升斜率-冷却介质流速大小的关系曲线，计算获得流量q：其中，a为流延辊流道面积，为流延辊螺旋导流条角度相关的系数，v为单个螺旋流道内流速。
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具体的流量计算过程为：如薄膜宽度为d，现假定宽度为d薄膜要求轴向温升小于w℃，则流量可进行如下评估设计：1）根据要求，轴向温升<w℃，计算轴向温升斜率k=w/d；2）根据斜率k，从图2中查询斜率为k时螺旋流道内冷却介质流速v；3）根据流速v，可进行流量q计算： 式中a为流延辊流道面积，为流延辊螺旋导流条角度相关的系数，v为单个螺旋流道内流速。
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本发明适用范围广，可以满足不同型号流延辊的流量设计，流延辊可以为流延行业中用于热交换的主冷辊、次冷辊、压花辊中的任一种。
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以上结合附图对实施方式进行了具体说明，但是本发明并不限于上述实施方式，该领域的技术人员可以在不违背该发明的宗旨下采用其他的实施方式。