我国橡胶资源匮乏,供需矛盾日益突出,再生橡胶是除天然橡胶、合成橡胶外的第三大橡胶资源,推动再生胶行业发展有利于扩大橡胶资源总量,是促进我国循环经济发展的重要举措,具有重要的现实和战略意义。橡胶塑化机是再生胶的主要生产设备,橡胶聚合物在螺杆旋转输送过程中被加热到一定温度,完成废橡胶的塑化、再生。目前塑化机多采用线圈缠绕式电磁加热方式,涡流热源集中在机筒外表面,内部转子螺杆无法被加热,导致设备存在径向温差大、预热时间长、物料加热不均匀及物料堵塞等问题。由于现有加热方法的局限性及螺杆结构的复杂性,使得旋转螺杆部件加热问题成为此类设备的瓶颈。本文提出内置式双边电磁感应加热技术,通过内置的电磁绕组产生径向高频交变磁场,实现设备定子机筒与转子螺杆铁心双边电磁加热,解决旋转螺杆加热问题。具体研究内容如下:提出一种内置式双边电磁感应加热技术,给出系统基本结构,深入分析内置式双边电磁感应加热机理;以电磁加热功率50kW的橡胶塑化机单元为例,采用时步有限元计算方法,分析系统涡流分布及流动规律;结合圆柱螺旋线方程,建立转子螺杆结构的内置式双边电磁感应加热系统模型,推导双边涡流功率解析表达式,得出涡流加热功率与系统结构参数和电能参数的一般关系,并将解析法功率计算结果与有限元法计算结果进行对比,验证解析计算的准确性。分析电磁绕组结构对系统涡流加热功率的影响,采用解析法给出单相绕组和三相绕组各次行波在定子机筒内表面的等效面电流解析式,并结合傅立叶分解原理分析绕组嵌线方式及分布形式对系统加热功率的影响,给出电磁绕组一般设计原则;在数值模拟分析基础上研究铁心轴向分段结构对涡流流动及加热功率的影响,给出单元铁心轴向长度及转子螺纹厚度设计依据;分别对系统其他参数包括绕组槽结构、气隙长度、频率和电流强度进行特性分析,给出相关参数选取原则。对内置式双边电磁感应加热塑化机进行电磁场与温度场耦合分析,模拟计算塑化机单元预热过程,获取系统预热时间与各点温升变化曲线,研究内置式双边电磁感应加热塑化机加热性能;计算不同绕组形式下塑化机单元径向温度分布与周向温度分布,通过温度分布均匀性验证内置式双边电磁加热塑化机电磁绕组结构选择的合理性;从涡流分布、温度分布、预热时间和加热性能等多个角度将线圈缠绕式电磁加热与内置式双边电磁加热技术进行对比,验证双边加热技术的有效性和优越性。模拟分析内置式双边电磁加热塑化机螺槽内聚合物的流动与传热,通过流场分析获得聚合物速度分布、速度矢量、压力分布、剪切速率和粘度等,研究橡胶聚合物非牛顿流体在螺槽内的流动特性与运动状态;通过剪切速率与粘度分布,分析线圈缠绕式电磁加热塑化机转子表面物料粘黏产生机理,同时分析双边电磁加热塑化机转子表面物料粘度低的原因;在流场分析基础上计算双边电磁加热塑化机机筒、转子螺杆及聚合物的温度分布,并通过示踪粒子运动轨迹、结合聚合物流动研究橡胶聚合物传热过程。设计并制造系列内置式双边电磁感应加热塑化机单元样机,对各样机进行实验研究,验证理论分析正确性与电能参数及结构参数设计的合理性;对橡胶塑化机组进行预热实验和负载实验,通过与线圈缠绕式塑化机对比,验证双边电磁加热技术的有效性;随机抽取不同批次内置式双边电磁加热塑化机橡胶制品,对再生橡胶进行力学性能分析和门尼粘度测试,将测试结果与缠绕式电磁加热塑化机进行对比,验证内置双边电磁加热技术的优越性。