Determinando as distribuições de tempo de residência local em elementos de parafuso de extrusão de parafuso duplo via hidrodinâmica de partículas suavizadas

1. Os elementos dos parafusos da extrusora de parafuso dupla foram simulados eficientemente com simulações de fluxo SPH.

2. Inúmeros elementos de diferentes formas e forma foram investigados.

3. Distribuições de tempo de residência local de vários tipos de elementos de parafuso foram determinadas.

4. Um método de extrapolação de tempo para mitigar o custo computacional foi desenvolvido e validado.

5. Experimentos no traçador in-silico revelam padrões de fluxo subjacentes de diferentes geometrias de parafuso.

Padrões de fluxo complexos nos elementos de extrusora de parafuso duplo (TSE) levam a uma variabilidade nos tempos de permanência no equipamento. As mudanças na distribuição do tempo de permanência (RTD) dependem das condições de processamento e podem ter um grande impacto na qualidade do produto. Embora os RTDs de processos TSE inteiros possam ser facilmente determinados por experimento, são difíceis RTDs locais (LRTDs) em seções de zonas totalmente preenchidas, são difíceis de medir experimentalmente. Neste trabalho, propomos um método alternativo in silico baseado na hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH). Simulamos cinco elementos de parafuso geometricamente diferentes e investigamos como seus RTDs locais variavam com a velocidade do parafuso, a taxa de transferência e o comprimento do parafuso. Além disso, os experimentos no traçador in-silico forneceram informações sobre os mecanismos de fluxo subjacentes e os RTDs resultantes. Uma boa concordância com os resultados experimentais confirma a validade de nossa abordagem.