Исследование процесса подачи полимерного волокна

Исследование процесса подачи полимерного волокна

В результате разработки опытного образца комплекса электроформования во-локон в разрабатываемой системе подачи полимерного волокна от смесительной емкости к фильере были выявлены пульсации, что создает неравномерность волокна по толщине на коротких отрезках [1]. Целью исследования является определение оптимальной системы, обеспечивающей процесс подачи полимерного волокна от емкости к формообразующей фильере в разрабатываемом автоматизированном комплексе электроформования. Комплекс ориентирован на получение полимерного волокна малого поперечного сечения: до нескольких микрон и менее.

В производстве химических волокон для подачи прядильных растворов и расплавов к фильерам применяют в основном зубчатые прядильные насосы, которые обладают лучшими параметрами [2], чем поршневые и эксцентриковые. Конструктивные особенности прядильных насосов обусловливают пульсацию полимерного раствора [1,2,3], что приводит к пульсирующей неравномерности истечения его из отверстий фильеры. Относительная величина пульсации подачи 5 определяется как отношение разности наибольшей и наименьшей мгновенной подачи к средней величине подачи, выраженное в процентах [3]

8 = Qmax ~ Qmin ■ 100% , (1) Q*

где 0шах и Qmi„ — наибольшая и наименьшая мгновенные подачи прядильного насоса; Оср — средняя подача прядильного натоса.

Уменьшения пульсации подачи прядильных насосов достигается: реконструкцией прядильных насосов [3, 4, 5, 6], уменьшением пульсации сглаживающими устройствами [3, 7, 8].

Величина пульсации характеризует неравномерность подачи полимерного рас-твора насосом, не может служить критерием оценки равномерности истечения жидкости из отверстий фильеры, которое сопровождается комплексом явлений.

Подача полимерного раствора от насоса к фильере характеризуется переходными процессами режимов течения, изучение которых необходимо для определения параметров процесса формования волокна с утонениями. Работа насосов исследована [3,4,5], подача полимерного раствора в растворопроводящих деталях на опытном образце от насоса к фильере не изучена. Теоретические исследования подачи полимерного раствора выполняются с применением метода аналогии - анализа течения прядильной массы в растворопроводящих деталях.

Исследуемая система рассматривается в виде эквивалентной трубы, в которой равномерно распределены все параметры системы (гидравлическое сопротивление, упругие деформации). Течение раствора рассматривается как одномерное ламинарное течение сжимаемой жидкости. Общее интегральное уравнение движения сплошной среды

дР рдд 32^д = о , (2)

dx F dt F ■d

где Р — давление в эквивалентной трубе; х — ось трубы, р — плотность пря-дильной массы, F — площадь поперечного сечения эквивалентной трубы, Q — расход через поперечное сечение эквивалентной трубы, t — время, р — вязкость прядильной массы, d — диаметр эквивалентной трубы.

Учитывая упругие свойства полимерного раствора и прядильной гарнитуры после интегрирования по объему эквивалентной трубы уравнение неразрывности [10] преобразуется

d£ _Z dP=о, (3)

dx l( в kV) dt

где V — внутренний объем эквивалентной трубы; l — длина эквивалентной трубы; в — коэффициент сжимаемости прядильной массы; к — коэффициент упругости материала стенок эквивалентной трубы.

Уравнения (2) и (3) составляют систему уравнений, которую можно применить как электродинамическую аналогию. Они дают возможность моделирования течения полимерного раствора.

В результате теоретических исследований изменена система: насос - раство-ропроводящая трубка - фильера. Необходимо провести экпериментальные исследования по определению пульсаций прядильного раствора в растворопроводящей трубе опытного образца. определению переходных процессов в системе подачи полимерного раствора и осуществить выбор давления.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Роговин, З. А. Основы химии и технологии химических волокон: учебное пособие. Т. 2 : Производство синтетических волокон / З. А. Роговин. - 4-е изд., перераб. и доп. - Москва : Химия, 1974. - 344 с.

2. Труевцев, Н. И. Технология и оборудование текстильного производства (Механическая технология текстильных материалов): учебник для студентов вузов текстильной промышленности / Н. И. Труевцев, Н. Н. Труевцев, М. С. Гензер; под ред. Н. И. Труев- цева. - Москва : Легкая индустрия, 1975. - 640 с.

3. Жабо, В. В. Гидравлика и насосы: учебник для учащихся энергетических и энергостро-ительных техникумов / В. В. Жабо, В. В. Уваров. - Москва : Энергия, 1976. - 277 с.

4. Чугаев, Р. Р. Гидравлика. Техническая механика жидкости: учебник для студентов гидротехнических спец. вузов / Р. Р. Чугаев. - 4-е изд., доп. и перераб. - Ленинград: Энер- гоиздат, 1982. - 672 с.

5. Мхитарян, А. М. Гидравлика и гидромеханика: учебник для втузов / А. М. Мхитарян. - Киев : Государственное издательство технической литературы УССР, 1958. - 374 с.

6. Астарита, Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей = Principkes of Non-Newtonian Fluid Mechanics / Астарита, Дж., Марруччи Дж.; пер. с англ. Д. А. Казенина ; под ред. Ю. А. Буевича. - Москва : Мир, 1978. - 309с.

7. Емцев, Б. Т. Техническая гидромеханика: учебник для студентов вузов, обучающихся по спец. "Гидравлические машины и средства автоматики" / Б. Т. Емцев. - Москва: Ма-шиностроение, 1978. - 463 с.

8. Голоскоков, Д. П. Уравнения математической физики. Решение задач в системе Maple: учебник для вузов / Д. П. Голоскоков. - Санкт-Петербург: Питер, 2004. - 539с.

УДК 677.074: 687.02

Количество показов: 541