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 The average residence time is defined as the ratio of the filled volume in one pair of screw elements to the volumetric flow rate: The average residence time is defined as the ratio of the filled volume in one pair of screw elements to the volumetric flow rate:
  
-$$\bar{t} = \frac{A_{fr}L_{Be}\bar{f}}{\dot{V}} \tag{1}$$+$$\bar{t} = \frac{A_{fr}L_{Be}\bar{f}}{\dot{V}} \tag{8}$$
  
 For a constant density follows: For a constant density follows:
  
-$$\bar{t} = \frac{m}{\dot{m}} \tag{2}$$+$$\bar{t} = \frac{m}{\dot{m}} \tag{9}$$
  
 The overall average residence time is calculated by totalling the calculated minimum residence times in all sections of constant geometry. The overall average residence time is calculated by totalling the calculated minimum residence times in all sections of constant geometry.
  
-$$\bar{t} = \sum_i \left(\frac{A_{fr}L_{Be}\bar{f}}{\dot{V}}\right)_i \tag{3}$$+$$\bar{t} = \sum_i \left(\frac{A_{fr}L_{Be}\bar{f}}{\dot{V}}\right)_i \tag{10}$$
  
 ===== Analysis of the Residence Time Distribution ===== ===== Analysis of the Residence Time Distribution =====
  
-The residence time distribution of all screw machines can be described using a double Weibull distribution [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references|[26 - 15]]].+The residence time distribution of all screw machines can be described using a double Weibull distribution [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PL86]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[HKP89]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PFK+86]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Koc87]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Sch87]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Pot91]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Sch90]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Kes91]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]].
  
-$$F(\Theta) = \left\{1 - e^{-c_1\left(\frac{\Theta-\Theta_1}{1-\Theta_1}\right)^{c_2}}\right\} \cdot \left\{1 - e^{-c_3\left(\frac{\Theta-\Theta_1}{1-\Theta_1}\right)^{c_4}}\right\} \tag{1}$$+$$F(\Theta) = \left\{1 - e^{-c_1\left(\frac{\Theta-\Theta_1}{1-\Theta_1}\right)^{c_2}}\right\} \cdot \left\{1 - e^{-c_3\left(\frac{\Theta-\Theta_1}{1-\Theta_1}\right)^{c_4}}\right\} \tag{11}$$
  
 This function depends on the minimum dimensionless residence time $\Theta_1$ and the parameter $c_1$ to $c_4$, which differ according to the type of machinery. This function depends on the minimum dimensionless residence time $\Theta_1$ and the parameter $c_1$ to $c_4$, which differ according to the type of machinery.
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 The double Weibull distribution for one machine depends on the dimensionless residence time: $\Theta = t / \bar{t}$ and the dimensionless minimum residence time. The differentiation of the double Weibull distribution $F(\Theta)$ results in the probability density function $f(\Theta)$. The integration of the probability density function $f(\Theta)$ within the limits $\Theta_1$ and $\Theta_2$ will result in the double Weibull distribution $F(\Theta)$, The double Weibull distribution for one machine depends on the dimensionless residence time: $\Theta = t / \bar{t}$ and the dimensionless minimum residence time. The differentiation of the double Weibull distribution $F(\Theta)$ results in the probability density function $f(\Theta)$. The integration of the probability density function $f(\Theta)$ within the limits $\Theta_1$ and $\Theta_2$ will result in the double Weibull distribution $F(\Theta)$,
  
-$$F(\Theta) = \int_{\Theta_1}^{\Theta} f(\Theta) d\Theta \tag{2}$$+$$F(\Theta) = \int_{\Theta_1}^{\Theta} f(\Theta) d\Theta \tag{12}$$
  
 which is the sum of all tracer particles, which have left the screw machine. The values of this function are limited to values between 0 and 1. which is the sum of all tracer particles, which have left the screw machine. The values of this function are limited to values between 0 and 1.
  
-The determination of the parameters $c_1$ to $c_4$ has to follow specific boundary conditions [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references|[5,7-1315]]].+The determination of the parameters $c_1$ to $c_4$ has to follow specific boundary conditions [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PL85]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PFK+86]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Koc87]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Sch87]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Pot91]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Sch90]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Kes91]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]], 
 +[[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]].
  
   * the values of the minimum dimensionless residence time $\Theta_1$ can only be within the range between 0 and 1.   * the values of the minimum dimensionless residence time $\Theta_1$ can only be within the range between 0 and 1.
   * the average dimensionless residence time $\bar{\Theta}$ has the value 1.   * the average dimensionless residence time $\bar{\Theta}$ has the value 1.
-  * characteristic values of the distribution profiles have to fit in with the experimental results. Characteristic values are e.g. the value for $\Theta = 1$ and the position of the maximum of the probability density function [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references|[14-16]]]+  * characteristic values of the distribution profiles have to fit in with the experimental results. Characteristic values are e.g. the value for $\Theta = 1$ and the position of the maximum of the probability density function [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]], [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PA90]]], [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[Eng87]]].
-  * the distribution function has to take into account the case of a pure plug flow with the boundary conditions:+
  
-$$F(\Theta) = \begin{cases} 0, & \text{für: } \Theta < 1 \\ 1, & \text{für: } \Theta \geq 1 \end{cases} \tag{3}$$+  * The distribution function must account for pure block flow with the boundary conditions
  
-$$\bar{\Theta} \Theta_1 = 1 \tag{4}$$+$$F(\Theta) = \begin{cases} 0, & \text{for: } \Theta < 1 \\ 1, & \text{for: } \Theta \geq \end{cases}\tag{13}$$
  
-  * the distribution function has to take into account the case of the so called ideal mixer with $\Theta_1 = 1$ using the parameters $c_1 = c_2 = 1$. +,
-  * the variance $\sigma^2$ of the probability function:+
  
-$$\sigma^2 = \int_{\Theta_1}^{\infty} (\Theta - 1)^2 f(\Theta)d\Theta \tag{5}$$+  * Furthermore, for pure block flow, the following applies: $\bar{\Theta\Theta_1 = 1$, 
 +  * the distribution function must describe the limiting case of the so-called ideal mixer with $\Theta_1 = 0$ via $c_1 = c_2 = 1$, 
 +  * the variance $\sigma^2$ of the probability density function
  
-has to decrease with the minimum dimensionless residence time and has to take the following values:+$$\sigma^2 = \int_{\Theta_1}^{\infty} (\Theta - 1)^2 f(\Theta)d\Theta\tag{14}$$
  
-$$\sigma^2(\Theta_1 = 1= 0 \tag{6}$$+must decrease monotonically as a function of the shortest dimensionless residence time $\Theta_1$ and take the value 0 for $\Theta_1 = 1$ or the value 1 for $\Theta_1 = 0$,
  
-$$\sigma^2(\Theta_1 = 0) = 1 \tag{7}$+  * for physical reasons relating to the solid content, the variance $\sigma^2$ of the probability density function must always be smaller than that of a melt extruderThe melt extruder was discussed in [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references |[PL85]]].
- +
-  * the variance of the probability function has to be smaller for plasticating extruders than for melt extruders due to the amount of solid particles presentMore information referring to melt extruders can be found in [[en:grundlagenhandbuch:verweilzeitberechnung#references|[5]]].+
  
 ===== References ===== ===== References =====
  
-[1Middleman S.; BiggD.: Mixing in a Screw Extruder. A Model for Residence Time DistributionIndustrial Engineering Chemical Found 1974, 13.+[Eng87Engelhardt, M., et al.: Unveröffentlichte Studien- und Diplomarbeiten an der Universität PaderbornKTP 1987-1991
  
-[2PotenteH.; Lappe, H.: Analysis of the residence time distribution in conventioned plasticising extruders, Plastics and Rubber Processing and Application 1986; 6: 135-140.+[HKP89HensenF.; Knappe, W.; Potente, H.: Handbuch der Kunststoff-Extrusionstechnik, Band 1, Hanser Publishers, München, Wien, 1989
  
-[3Lappe, H.: Untersuchung zum Verweilzeitverhalten von Schmelze- und konventionellen Plastifizierextrudern1985.+[Kes91Kessler, H.: Modell zum stationären und instationären Mischen in konventionellen EinschneckenextrudernDissertation, Universität Paderborn, 1991
  
-[4PotenteH.: An Analysis of Residence Time Distribution in Plasticating ExtrudersAdvances in Polymer Technology 19844: 147-154.+[Koc87KochM.: Berechnung und Auslegung von NutbuchsenextrudernDissertation Universität Paderborn1987
  
-[5Potente, H.; Lappe, H.: Verweilzeit- und Längsmischgradgleichungen für SchmelzeextruderKunststoffe 1985; 75: 855-858.+[Lap85] Lappe, H.: Untersuchung zum Verweilzeitverhalten von Schmelze- und konventionellen Plastifizierextrudern, 1985
  
-[6HensenF.; KnappeW.; Potente, H.: Handbuch der Kunststoff-ExtrusionstechnikBand 1, München, Wien, Hanser Publishers, 1989.+[MB74MiddlemanS.: BiggD.: Mixing in a Screw ExtruderA Model for Residence Time DistributionIndustrial Engineering Chemical Found, 13(1974)1
  
-[7] Potente, H.; FornefeldA.; Koch, M.; Schultheis, S. M.: Verfahrenstechnische Auslegung von Plastifizier- und SchmelzeaggregatenKunststofftechnisches Seminar, UNI Paderborn1986.+[PA90] Potente, H.; AnsahlJ.: Optimierung von Schneckenpaaren für die Aufbereitung und Verarbeitung von vorwiegend Polyolefinen auf gleichsinnig drehenden ZweischneckenmaschinenDFG Forschungsvorhaben Po 171/16-11990
  
-[8SchultheisS.M.: Approximationsgleichungen zur Auslegung von gegenläufigen Doppelschneckenextrudern, Dissertation UNI-Paderborn1987.+[PA90PotenteH.; Ansahl, J.: Verweilzeitcharakteristik von dichtkämmenden Gleichdrall-Doppelschneckenextrudern, Kunststoffe80(1990)8, 926 - 932
  
-[9KochM.: Berechnung und Auslegung von NutbuchsenextrudernDissertation UNIPaderborn1987.+[PA90PotenteH.; Ansahl, J.: Residence Time Characteristics of Tightly Intermeshing Co-Rotating Twin Screw ExtrudersKunststoffe German Plastics80(1990)8, 29-32
  
-[10] Potente, H.; Mitarbeiter: Rechnergestützte Extruderauslegung; Kunststofftechnisches Seminar an der UNI-PB1990.+[PFK+86] Potente, H.; Fornefeld, A.Koch, M.; Schultheis, S.M.: Verfahrenstechnische Auslegung von Plastifizier- und Schmelzeaggregaten - Kunststofftechnisches Seminar, Universität Paderborn, 1986
  
-[11Schulte, H.: Grundlagen zur verfahrenstechnischen Auslegung von SpritzgießplastifiziereinheitenUNI-PaderbornDissertation1990.+[PL85Potente, H.; LappeH.: Verweilzeitund Längsmischgradgleichungen für SchmelzeextruderKunststoffe75(1985)11, 855-858
  
-[12Kessler, H.: Modell zum stationären und instationären Mischen in konventionellen EinschneckenextrudernDissertation an der UNI-GH Paderborn1991.+[PL86Potente, H.: Lappe, H.: Analysis of the residence time distribution in conventioned plasticising extrudersPlastics and Rubber Processing and Application6(1986)2, 135-140
  
-[13] Potente, H.; Ansahl, J.: Optimierung von Schneckenpaaren für die Aufbereitung und Verarbeitung von vorwiegend Polyolefinen auf gleichsinnig drehenden ZweischneckenmaschinenDFG Forschungsvorhaben Po 171/ 16-1, 1990.+[Pot84] Potente, H.: An Analysis of Residence Time Distribution in Plasticating ExtrudersAdvances in Polymer Technology, 4(1984)2, 147-154
  
-[14] Potente, H.; Ansahl, J.: Verweilzeitcharakteristik von dichtkämmenden Gleichdrall-DoppelschneckenextrudernKunststoffe80(1990)8926 - 932+[Pot91] Potente, H.: Rechnergestützte ExtruderauslegungKunststofftechnisches SeminarPaderborn1991
  
-[15PotenteH.; Ansahl, J.: Residence Time Characteristics of Tightly Intermeshing Co-Rotating Twin Screw Extruders, Kunststoffe German Plastics80(1990)829-32+[Sch87SchultheisS.M.: Approximationsgleichungen zur Auslegung von gegenläufigen DoppelschneckenextrudernDissertation Universität Paderborn1987
  
-[16Engelhardt M; et al.: Unveröffentliche Studien- und Diplomarbeiten an der Universität-GH Paderborn, KTP 1987-1991, 1991.+[Sch90Schulte, H.: Grundlagen zur verfahrenstechnischen Auslegung von Spritzgießplastifiziereinheiten, Dissertation, Universität Paderborn, 1990