單螺桿
關(guān)注創(chuàng)建者：洞簫雨 創(chuàng)建時(shí)間：2021-02-16
單螺桿的視頻教程
#292-ANSYS WORKBENCH流固耦合案例-螺桿擠出機(jī)(泵)流場(chǎng)/受力仿真手把手教程
WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機(jī)流場(chǎng)和應(yīng)力仿真 案例介紹及基本結(jié)果圖 如圖所示的螺桿（單）擠出機(jī)，擠出量可以設(shè)定為800kgh，螺桿轉(zhuǎn)速340rpm，物料密度700kg/m3，粘度1620Pa.s，物料含水率為30%，要模擬此過(guò)程中的流場(chǎng)和螺桿應(yīng)力分布。
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單螺桿的實(shí)例教程
雖然單螺桿和雙螺桿僅一字之差，很容易讓人聯(lián)想到系出同門，讓人誤以為單螺桿與雙螺桿是“近親”。但實(shí)際上這兩種類型的壓縮機(jī)無(wú)論在原理還是結(jié)構(gòu)上都有非常明顯的不同。只是在成套后的結(jié)構(gòu)、布局和工作流程上，大體相同。而且在產(chǎn)品的應(yīng)用范圍上高度重疊，互為競(jìng)爭(zhēng)機(jī)型。
本期我們就來(lái)探討下單螺桿壓縮機(jī)和雙螺桿壓縮機(jī)的不同
。
（示意圖，不對(duì)應(yīng)文中任何產(chǎn)品信息）
單螺桿壓縮機(jī)
1、單螺桿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
故名思議，相對(duì)于雙螺桿壓縮機(jī)，單螺桿壓縮機(jī)只有一根螺桿，其螺桿同時(shí)與兩個(gè)或兩個(gè)以上的星輪嚙合。螺桿型面、星輪端面、螺桿兩端蓋板共同圍成若干封閉容積，實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮。
螺桿和星輪根據(jù)其外形可分為圓柱形（C）和平面形（P），這兩種類型可組合成四種形式的單螺桿壓縮機(jī)：CP型、PC型、PP型、CC型。
CP型是最常見(jiàn)的單螺桿壓縮機(jī)形式，我們?cè)谝韵碌闹v解中也僅以此種形式的單螺桿壓縮機(jī)為例。
CP型單螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)：由一個(gè)圓柱螺桿和兩個(gè)對(duì)稱分布的平面齒輪組成嚙合副，裝在機(jī)殼內(nèi)。螺桿螺槽、機(jī)殼(氣缸)內(nèi)壁和星輪齒構(gòu)成封閉容積。
展開(kāi) 單螺桿壓縮機(jī)體積小、重量輕、占地空間小， 在運(yùn)行的時(shí)候較為穩(wěn)定，整機(jī)的易損耗零件非常少、工作效率高，因此單螺桿壓縮機(jī)在行業(yè)中得到了迅速的發(fā)展與應(yīng)用。但在制冷系統(tǒng)中，通常會(huì)加入閃蒸器來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的制冷能力。本文，我們就來(lái)來(lái)探討下這個(gè)問(wèn)題。
2. 閃蒸器補(bǔ)氣增焓系統(tǒng)模型
2.1 熱力學(xué)模型
本文以直徑為117mm的單螺桿壓縮機(jī)為研究對(duì)象，建立了帶有閃蒸器的單螺桿壓縮機(jī)制冷機(jī)組的補(bǔ)氣增焓EVI數(shù)學(xué)模型。研究了蒸發(fā)溫度為-20℃~-5℃的制冷系統(tǒng)的最佳補(bǔ)氣壓力。分析了-10℃蒸發(fā)溫度為，冷凝溫度為45℃工況時(shí)制冷系統(tǒng)的性能參數(shù)隨補(bǔ)氣壓力的變化情況。在同一工況下對(duì)比了有補(bǔ)氣增焓系統(tǒng)和無(wú)補(bǔ)氣系統(tǒng)的機(jī)組性能數(shù)據(jù)。
圖1是補(bǔ)氣增焓系統(tǒng)的原理示意圖，圖2是該系統(tǒng)的壓焓圖，系統(tǒng)狀態(tài)點(diǎn)取蒸發(fā)溫度-10℃ ，冷凝溫度45℃，系統(tǒng)的過(guò)熱度取5℃，過(guò)冷度也取為5℃。本文研究的單螺桿壓縮機(jī)以R22為制冷工質(zhì)。
在上述工況下通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，壓縮機(jī)的等熵效率為
0.65
，通過(guò)蒸發(fā)器的制冷劑流量為
747.8kg/h
，制冷量為
32kW
。
在此引入α值， α代表蒸發(fā)器中每循環(huán)的工質(zhì)，此時(shí)的補(bǔ)氣量為α
kg
。
2.2 補(bǔ)氣增焓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
本文模擬計(jì)算的工況為蒸發(fā)溫度-10℃，冷凝溫度45℃，系統(tǒng)的吸氣過(guò)熱度和過(guò)冷度均設(shè)為5℃ 。設(shè)定壓縮機(jī)無(wú)補(bǔ)氣時(shí)的吸氣壓力為中間補(bǔ)氣壓力的初始值。
展開(kāi) 螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵，誕生于1931年。由于結(jié)構(gòu)獨(dú)特，有自吸能力、效率高、體積小、工作可靠，且可輸送粘度范圍寬廣的各種介質(zhì)，螺桿泵被廣泛應(yīng)用于石油化工、航運(yùn)、電力、機(jī)械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、污水處理等工業(yè)部門。
作為節(jié)能和節(jié)材產(chǎn)品，螺桿泵在我國(guó)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，需求量連年增長(zhǎng)，越來(lái)越受到重視。雖然我國(guó)國(guó)內(nèi)的螺桿泵與國(guó)外專業(yè)公司相比還存在差距，但隨著我國(guó)螺桿泵科研力量的投入及應(yīng)用實(shí)踐的增多，螺桿泵在替代原來(lái)傳統(tǒng)技術(shù)方面必將取得良好的使用效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材效益。
螺桿泵的基本知識(shí)
螺桿泵的家族雖然稱不上龐大，但是按照螺桿的標(biāo)準(zhǔn)，它也可以分為不同的類型。本文著重介紹最為常用的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵。
1、 單螺桿泵：
單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵。主要工作部件是偏心螺桿（轉(zhuǎn)子）和固定的襯套（定子）。
與其他泵相比，單螺桿泵有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
和離心泵相比，單螺桿泵不需要裝閥門，而流量是穩(wěn)定的線性流動(dòng)。
和柱塞泵相比，單螺桿泵具有更好的自吸能力。
和隔膜泵相比，單螺桿泵可輸送各種混合雜質(zhì)，含有氣體及固體顆粒或纖維的介質(zhì)，也可輸送各種腐蝕性物質(zhì)。
和齒輪泵相比，單螺桿泵可輸送高粘度的物質(zhì)。
與柱塞泵、隔膜泵及齒輪泵不同的是，單螺桿泵可用于藥劑填充和計(jì)量。
2.雙螺桿泵：
單從結(jié)構(gòu)上而言，雙螺桿泵是外嚙合的螺桿泵。它利用相互嚙合，互不接觸的兩根螺桿來(lái)抽送液體。在結(jié)構(gòu)型式上雙螺桿泵也很齊全，有臥式、立式、帶加熱套等各種類型，可以輸送有顆粒的低粘度或高粘度介質(zhì)，根據(jù)顆粒大小調(diào)節(jié)螺桿間距，選用正確的材質(zhì)，甚至可以輸送許多腐蝕性介質(zhì)。
雙螺桿泵作為一種容積式泵，泵內(nèi)吸入室應(yīng)與排出室嚴(yán)密地隔開(kāi)。
展開(kāi) ?熱塑性增強(qiáng)塑料粒料的分類：
短纖維型（分散型增強(qiáng)粒料）：指玻璃纖維和高分子樹(shù)脂通過(guò)混煉，在此過(guò)程中玻璃纖維被折斷，以長(zhǎng)度為O.25～O.5 mm的短玻璃纖維形式，均勻地分散于樹(shù)脂中，適宜于柱塞式注射成型機(jī)用(當(dāng)然也可以用于螺桿式注射成型機(jī))。
? 短纖維型增強(qiáng)粒料是為解決高熔融粘度樹(shù)脂的長(zhǎng)纖維型粒料因纖維在樹(shù)脂中分散不好易引起制品性能和外觀不
理想而產(chǎn)生。
? 短纖維型粒料具有較好的成型加工性和表面平滑性，用柱塞式和螺桿式注射成型機(jī)均可成型。但纖維在造粒時(shí)磨損嚴(yán)重、長(zhǎng)度短，制品強(qiáng)度不高；由于短纖維型粒料的加工流動(dòng)性較好，適合于制造壁薄和形狀復(fù)雜的制品
短纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的制造方法
(1)短切纖維原絲單螺桿擠出法
工藝：將短切GF原絲與樹(shù)脂按設(shè)計(jì)比例加入到單螺桿擠出機(jī)中混合、塑化、擠出條料、冷卻后切粒。對(duì)于粒料樹(shù)脂，要重復(fù)2～3次才能均勻。對(duì)于粉末狀樹(shù)脂，則可一次性擠出造粒。
優(yōu)點(diǎn)：纖維和樹(shù)脂混合均勻，能適應(yīng)柱塞式注射機(jī)生產(chǎn)；
缺點(diǎn)：GF受損傷較嚴(yán)重，生產(chǎn)速度較低，勞動(dòng)條件差，粉末樹(shù)脂和GF易飛揚(yáng)。
纖維在造粒時(shí)磨損嚴(yán)重，長(zhǎng)度短，制品強(qiáng)度不高；加工流動(dòng)性好，適合于制造薄壁和形狀復(fù)雜的制品。
(2)單螺桿排氣式擠出機(jī)回?cái)D造粒法
工藝：將長(zhǎng)纖維粒料加入到排氣式單螺桿擠出機(jī)中，回?cái)D一次造粒。如果粒料中揮發(fā)物較少，則可用普通擠出機(jī)回?cái)D造粒。
優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高；粒料質(zhì)地密實(shí)，外觀質(zhì)量較好；勞動(dòng)條件好，無(wú)GF飛揚(yáng)。
缺點(diǎn)：用長(zhǎng)纖維粒料二次加工，樹(shù)脂老化幾率增加；粒料外觀及質(zhì)量不如雙螺桿排氣式擠出機(jī)造粒好。
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WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機(jī)流場(chǎng)和應(yīng)力仿真
01
案例介紹
如圖所示的螺桿（單）擠出機(jī)，擠出量可以設(shè)定為800kgh，螺桿轉(zhuǎn)速340rpm，物料密度700kg/m3，粘度1620Pa.s，物料含水率為30%，要模擬此過(guò)程中的流場(chǎng)和螺桿應(yīng)力分布。
單螺桿的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
單螺桿的最新內(nèi)容
? 單螺桿設(shè)計(jì)(Screw Design)
? 平板押出(Sheet Extrusion)
? 澆鑄薄膜押出(Cast Film Extrusion)
? 押出涂布(Extrusion Coating)
? 吹膜成型(Blown Film Extrusion)
? 異型押出(Profile Extrusion)
? 管狀押出(Pipe Extrusion)
? 電線電纜涂布
傳質(zhì)預(yù)測(cè)（溶出）
云圖高度
Ansys解決方案
嚙齒攪拌混合器
挑戰(zhàn)
‐ 量化物料混合:添加劑顆粒/液滴隨時(shí)間的擴(kuò)散
‐ 量化物料混合:顆粒/液滴“破碎”成更小的尺寸
‐ 混合器幾何形狀和操作條件的影響（e.g. rpm）
‐ 處理通常非常粘稠的材料，這些材料通常為非牛頓流體
‐ 連續(xù)系統(tǒng)的吞吐量（e.g.單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)
1 漸加速型雙螺桿三維模型及流道模型參數(shù)
1.1 漸加速雙螺桿三維模型
圖1為漸加速型雙螺桿三維模型，由兩個(gè)完全相同的單螺桿組成，同向嚙合且速度相同。單螺桿為雙頭螺桿，螺紋牙型為三角形，螺旋線方向?yàn)樽笮善胀ㄝ斔投巍⒓铀倩旌隙巍⒓铀佥斔投谓M成，螺桿總長(zhǎng)480 mm, 內(nèi)徑56 mm, 外徑72 mm, 螺距30 mm, 兩螺桿中心距為78 mm。
2、螺桿式壓縮機(jī)的應(yīng)用
螺桿式壓縮機(jī)可分為無(wú)單螺桿式壓縮機(jī)及雙螺桿式壓縮機(jī)。現(xiàn)廣泛地應(yīng)用在冷凍冷藏、暖通空調(diào)和化工工藝等制冷裝置上。
圖3.11 單螺桿壓縮機(jī)網(wǎng)格模型
圖3.12 單螺桿壓縮機(jī)速度分布
圖3.13 雙螺桿壓縮機(jī)仿真：溫度分布
圖3.14 噴油雙螺桿壓縮機(jī)仿真：油液及溫度分布
該工藝包括單/雙螺桿擠出機(jī)組，單螺桿擠出機(jī)用于熔化、混合和均化材料。
通常首選在短時(shí)間內(nèi)以中等操作速度混合純聚合物，并且不需要預(yù)造粒。單螺桿擠出機(jī)的缺點(diǎn)是在高壓下性能差，與雙螺桿擠出機(jī)相比產(chǎn)量低。另一方面，雙螺桿擠出機(jī)能夠通過(guò)混合兩種或多種對(duì)熱和剪切力敏感的材料來(lái)生產(chǎn)顆粒。
6.
螺桿和星輪根據(jù)其外形可分為圓柱形（C）和平面形（P），這兩種類型可組合成四種形式的單螺桿壓縮機(jī)：CP型、PC型、PP型、CC型。
CP型是最常見(jiàn)的單螺桿壓縮機(jī)形式，我們?cè)谝韵碌闹v解中也僅以此種形式的單螺桿壓縮機(jī)為例。
CP型單螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)：由一個(gè)圓柱螺桿和兩個(gè)對(duì)稱分布的平面齒輪組成嚙合副，裝在機(jī)殼內(nèi)。
單螺桿壓縮機(jī)體積小、重量輕、占地空間小， 在運(yùn)行的時(shí)候較為穩(wěn)定，整機(jī)的易損耗零件非常少、工作效率高，因此單螺桿壓縮機(jī)在行業(yè)中得到了迅速的發(fā)展與應(yīng)用。但在制冷系統(tǒng)中，通常會(huì)加入閃蒸器來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的制冷能力。本文，我們就來(lái)來(lái)探討下這個(gè)問(wèn)題。
2.
圖1 單螺桿壓縮機(jī)
單螺桿壓縮機(jī)雖然具有零部件少、重量輕、機(jī)械效率高、噪聲低和振動(dòng)小等優(yōu)勢(shì)，但由于其結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子齒頂密封齒與殼體之間的泄露間隙非常小，使得其三維CFD仿真變得十分困難。
本文著重介紹最為常用的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵。
1、 單螺桿泵：
單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵。主要工作部件是偏心螺桿（轉(zhuǎn)子）和固定的襯套（定子）。
與其他泵相比，單螺桿泵有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：
和離心泵相比，單螺桿泵不需要裝閥門，而流量是穩(wěn)定的線性流動(dòng)。
和柱塞泵相比，單螺桿泵具有更好的自吸能力。
