Analyse und Simulation der Strömungsverhältnisse in tangierenden Innenmischern

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• Markus Hesse

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Um Rohkautschuk in ein gummielastisches Profil oder Formteil zu verwandeln, ist die Modifikation mit verschiedenen Zugabestoffen erforderlich. Hierbei kommen meist diskontinuierlich arbeitende Innenmischer zum Einsatz, deren verfahrenstechnische Eigenschaften stark von den gegensinnig drehenden Rotoren abhängen. Die Geometrie dieser Rotoren beeinflusst entscheidend die dispersive und distributive Mischleistung. Der in dieser Arbeit vorgestellte Rotorversuchsstand ermöglicht die Messung des Energieeintrags eines Rotorflügels sowie die Visualisierung der Strömungsverhältnisse vor dem Flügel. Zudem wurde eine Quantifizierung der Volumenströme durchgeführt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines numerischen Modells zur Simulation der Strömungs- und Mischvorgänge im Materialvorfeld eines Rotorflügels. Die Versuchsergebnisse halfen, Randbedingungen zu definieren, die die Modellqualität verbesserten. Basierend auf den Erhaltungssätzen für Energie, Masse und Impuls wurde ein Modell entwickelt, das das Druck- und Strömungsverhalten unter Berücksichtigung des strukturviskosen Verhaltens von Kautschukmischungen beschreibt. Abschließend wurde die Strömung hinsichtlich ihres Einflusses auf das Mischverhalten des Rotorflügels bewertet, wobei dissipierte Energie, distributive und dispersive Mischleistung sowie die laminare Deformation des Materials im Mittelpunkt standen.

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• Année de publication: 2012