Determinación de distribuciones de tiempo de residencia local en elementos de tornillo de extrusora de doble tornillo a través de la hidrodinámica de partículas suavizadas

1. Los elementos de tornillo de extrusor de doble tornillo se simularon de manera eficiente con simulaciones de flujo SPH.

2. Se investigaron numerosos elementos de diferentes formas y forma.

3. Se determinaron las distribuciones de tiempo de residencia local de varios tipos de elementos de tornillo.

4. Se desarrolló y validó un método de extratrapolación de tiempo para mitigar el costo computacional.

5. Los experimentos trazadores en silicio revelan patrones de flujo subyacentes de diferentes geometrías de tornillo.

Los patrones de flujo complejos en elementos extrusor de bucas (TSE) conducen a una variabilidad en los tiempos de residencia en el equipo. Los cambios en la distribución del tiempo de residencia (RTD) dependen de las condiciones de procesamiento y pueden tener un gran impacto en la calidad del producto. Si bien los RTD de los procesos TSE completos se pueden determinar fácilmente mediante el experimento, las RTD locales (LRTD) en secciones de zonas completamente llenas son difíciles de medir experimentalmente. En este trabajo, proponemos un método alternativo en el silico basado en la hidrodinámica de partículas suavizado (SPH). Simulamos cinco elementos de tornillo geométricamente diferentes e investigamos cómo sus RTD locales variaban con la velocidad del tornillo, el rendimiento y la longitud del tornillo. Además, los experimentos trazadores en silicio proporcionaron información sobre los mecanismos de flujo subyacentes y los RTD resultantes. Un buen acuerdo con los resultados experimentales confirma la validez de nuestro enfoque.