Temperaturmodellierung von temperierten Einschnecken:
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Aachen
Shaker
2010
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| adam_text | Titel: Temperaturmodellierung von temperierten Einschnecken
Autor: Anger, Karsten
Jahr: 2010
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.....................................................................................................1
2 Temperierte Schnecken..............................................................................3
2.1 Allgemeines............................................................................................3
2.2 Interne Schneckentemperierung.............................................................5
2.3 Externe Schneckentemperierung............................................................6
2.4 Einsatzgebiete temperierter Schnecken..................................................8
3 Zielsetzung und Vorgehensweise............................................................11
3.1 Zielsetzung............................................................................................11
3.2 Vorgehensweise....................................................................................12
4 Temperaturberechnung in schmelzegefüllten Kanälen.........................15
4.1 Temperaturberechnung über die Schneckenlänge...............................15
4.2 Reduzierung der Energiegleichung.......................................................18
4.3 Analytische Lösung der reduzierten Energiegleichung.........................26
4.3.1 Randbedingung 1. Art am Zylinder und am Schneckengrund........29
4.3.2 Randbedingung 2. Art am Zylinder und am Schneckengrund........32
4.3.3 Randbedingung 1. Art am Zylinder und 2. Art am
Schneckengrund............................................................................35
4.3.4 Einfluss der Scherung und Wärmeleitung auf die
Massetemperatur...........................................................................38
5 Kopplung der Berechnung der Schmelzetemperatur mit der
Modellierung der Innentemperierung.....................................................39
5.1 Arten von Wärmeströmen.....................................................................41
5.2 Berechnung der Strömungsform sowie der dazugehörigen Nusseit-
Zahten in der Temperiereinheit....................................................¦......47
5.2.1 Kreisquerschnitt bzw. Rohr..................................................-.........48
5.2.2 Schneckenspitze............................................................................51
5.2.3 Kreisringspalt.................................................................................53
5.3 Definition der Geometrien.....................................................................55
5.4 Energiebilanzierung in der Temperierung.............................................58
5.4.1 Bilanzierung im Kreisquerschnitt...................................................60
5.4.2 Bilanzierung an der Schneckenspitze...........................................62
5.4.3 Bilanzierung im Kreisringquerschnitt.............................................65
5.5 Berechnung der Schneckengrundtemperatur.......................................67
5.6 Gesamtmodell......................................................................................68
6 Experimentelle Untersuchungen in schmelzegefüllten Kanälen...........73
6.1 Temperiereinheit...................................................................................73
6.2 Radial verfahrbares Infrarotthermometer mit zusätzlichen
Thermoelementen................................................................................76
6.3 Verwendete Materialien........................................................................77
6.4 Temperaturprofile über die Schneckenlänge........................................77
6.5 Radiale Schmelzetemperaturprofile im Schneckenkanal......................83
6.6 Druck-, Durchsatzverhalten und benötigtes Drehmoment....................86
6.7 Energetische Betrachtung der Temperierung.......................................95
7 Experimentelle Überprüfung der Modellierung.......................................97
7.1 Überprüfung der analytischen Temperaturberechnung mit
experimentellen Ergebnissen...............................................................97
7.2 Überprüfung des berechneten Druck-Durchsatz- und
Leistungsverhalten mit experimentellen Untersuchungen..................105
8 Zusammenfassung..................................................................................109
9 Abkürzungsverzeichnis..........................................................................113
10 Literaturverzeichnis.................................................................................121
Anhang............................................................................................................129
A1 Experimentelle Überprüfung für das PP R338 02N..............................130
A2 Druck- und Temperaturmessung quer zum Kanal...............................132
A2.1 Aufschmelzmodell...............................................................................132
A2.2 Der optische Drucksensor...................................................................134
A2.3 Das Infrarotthermometer.....................................................................136
A2.4 Material- und Maschinenparameter.....................................................138
A2.5 Bisherige Untersuchungen..................................................................139
A2.6 Druckprofile.........................................................................................140
A2.7 Temperaturprofile................................................................................142
A3 Spezifische Daten...................................................................................144
A3.1 Messtechnik........................................................................................144
A3.2 Extruder / Anlage................................................................................148
A3.3 Geometriedaten der Schnecke...........................................................150
A3.4 Aufbau der externen Temperiereinheit................................................153
A4 Materialparameter...................................................................................154
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