长丝生产中侧吹冷却和环吹冷却的异同点
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科技成果——合成纤维熔纺长丝环吹冷却技术适用范围纺织行业化学纤维生产企业行业现状合成纤维熔纺长丝生产过程中,冷却工序的平均耗能为2000kWh/t丝,制冷风机组的装机容量平均在600kW左右,开机半年时间,单台耗电约260万kWh。
通常的侧吹冷却风速一般为0.5m/s,而环吹冷却只需0.3m/s,同时出风面积也比侧吹冷却大2倍。
目前应用该技术可实现节能量4万tce/a,减排约11万tCO2/a。
成果简介1、技术原理该技术采用高均匀低能耗性环吹冷却装置和技术,不但解决侧吹的不利因素,减小各丝束之间冷却差异,并且与适纺超细纤维的纺丝、卷绕工艺技术以及精密卷绕设备与技术相结合,使纺丝机纺出高品质的超细纤维。
可在φ85mm的喷丝板上纺出144f、0.5dpf以下的超细纤维,对多孔细旦纤维具有极佳的可生产性和高品质。
2、关键技术(1)适纺超细纤维的纺丝、卷绕工艺技术;(2)低能耗的环吹冷却装置与技术;(3)精密卷绕设备与技术。
3、工艺流程外环吹风装置的结构:外环吹装置结构如图1所示。
该装置由1-吹风头箱、2-水平风道、3-限位传感器、4-水平风网、5-下风道、6-手动限位所组成。
图1 环吹风结构结构上:环吹风装置风道与水平的进风箱连接,风道从下到上依次设有过滤层和第一层多孔板;环吹风箱设置在进风箱上方,与进风箱之间还设有一水平多孔板;进风箱内设有若干导向筒座,环吹风箱内设有与导向筒座相同数量的风向整流筒,导向筒座与风向整流筒相接,风筒采用多孔板和若干层不同目数组合的不锈钢金属丝网组成。
保证各风筒之间和风筒内各区风压风速一致。
工艺流程:PET切片→熔融挤压(或直接纺)→精确计量→多孔纺丝→缓冷装置→均匀冷却(测吹风或环吹风)→均匀上油→多级牵伸→热辊定型→精密卷绕→涤纶丝饼。
主要技术指标本项目采用φ85mm风筒,有效吹风高度为145mm。
能纺制dpf ≤2de的涤纶纤维,对纺制0.3de≤dpf≤1.0de的多孔丝更有优势。
化纤长丝设备中丝束环吹风冷却理论探讨与应用王 辉(北京中丽制机工程技术有限公司100025)摘 要 建立物理模型对环吹风设备中丝束冷却理论进行探讨,认为环吹风可满足丝束冷却要求。
提出环吹风风速应用范围,环吹风适纺产品品种范围,环吹风中喷丝板布孔规则。
关键词 流体力学 热能平衡 熔丝直径 气流场和温度场 风速范围 适纺范围 喷丝布孔1 前言熔融纺丝时,熔体从喷丝板的毛细孔喷出,经冷却、拉伸最后凝固成丝条。
从喷丝板面到卷绕部分可将纺程分成三个部分,即流动形变区、取向结晶区和塑性形变区,丝条凝固过程相当复杂,在沿纺程各质点,其运动速度、直径、截面积、温度、粘度、所受力及内部结构都在不断发生变化,而这些因素又是相互影响。
由于熔体温度较周围空气温度高很多,微细旦丝条又极为细嫩,对外界环境极为敏感,因此环境变化会立即影响到初生纤维质量的均匀性,如纤维的强度、伸长性能。
而熔体本身的不均匀,纺丝温度的波动,泵供量的波动,卷绕速度的变化和冷却成型条件是非常重要的因素。
由于空气的状态和流动很容易变化,随着纺丝技术向微细旦多孔高速方向发展,冷却成型装置的设计和控制显得尤为重要。
交流接触器、低压断路器、接线端子、按钮、指示灯等低压电器均选用国内名牌大厂的产品,以保证整个系统安全、稳定、可靠的运行。
图1 电气控制系统硬件配置3 软件设计PLC 软件设计主要根据气流纺的控制过程而进行,程序部分包括主程序和3个子程序。
3.1 主程序主程序用于初始化数据,逻辑功能控制,以及子程序的调用。
3.2 参数设定和参数显示子程序可根据需要设定满筒长度、棉条号数、所纺纱线号数;设定转杯电动机的Y -Δ启动转换时间;根据工艺要求,设定控制电磁离合器、电磁制动器动作的延时时间。
可根据要求显示左右转杯的转速,左右分梳辊的转速,引纱卷绕速度,给棉速度,纱线的捻度和牵伸倍数以及每班的班产量。
3.3 点动调试子程序该子程序主要用于整机安装的调试阶段和故障发生后的诊断阶段。
纺丝工考试:纺丝工考试 考试时间:120分钟 考试总分:100分遵守考场纪律,维护知识尊严,杜绝违纪行为,确保考试结果公正。
1、多项选择题 夏季空调风露点的调节方法是( )。
A.调节一次回风阀开度 B.调节蒸汽阀开度 C.调节主风道风阀开度 D.调节冷冻水阀开度 本题答案: 2、单项选择题 加热棒烧断后会使汽相炉的功率( )。
A.不变 B.变大 C.变小 D.可能变大,可能变小 本题答案: 3、判断题 侧吹风主风道压力偏大,应调小风机旁通风门的开启度。
本题答案: 4、问答题 已知某长丝生产车间当日纸管消耗为80只/吨,同期产量75吨,定重丝饼重量为15klC.检查速度反馈是否正常 D.检查双转子安装是否正确 本题答案: 8、多项选择题姓名:________________ 班级:________________ 学号:________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------造成吸枪压空反吹的原因可能是()。
A.回丝管道堵塞B.压空压力过大C.导流孔堵塞D.口径大本题答案:9、判断题纺丝设置缓冷加热区的目的是为了延缓丝条冷却速率。
本题答案:10、单项选择题会导致汽相炉立即停车的原因有()。
A.压力低报B.液位低报C.流量低报D.温度低报本题答案:11、单项选择题旋转喂料阀的转子叶片和防护板的距离至少为()。
A.无间隙B.1mmC.10mmD.20mm本题答案:12、多项选择题蜂窝板式纺丝门,其作用是()。
A.减少室外气流对室内的干扰B.使室内侧吹风易于排出C.防止外部灰尘或异物进入侧吹风室D.隔热本题答案:13、判断题新风和回风的使用比例会引起侧吹风温度的波动。
本题答案:14、单项选择题脉冲输送器旋转喂料阀的动作是由()驱动完成的。
一、判断题1.涤纶短纤维熔体纺丝生产中,压缩空气分工艺压缩空气和仪表压缩空气两种。
(√)2.熔体直接纺丝可完全取代间接纺丝生产。
(×)3.熔体直接纺丝不如间接纺丝灵活多变,因此间接纺丝并不会消失。
(√)4.过滤器滤芯提出前,必须进行吹氮作业,而插滤芯时不需要吹氮作业。
(×)5.每次提、插滤芯前都必须进行吹氮作业。
(√)6.聚酯熔体中杂质多会造成熔体过滤器进、出口压差上升快。
(√)7.环吹装置更换通常在换筒时进行。
(√)8.处理卷绕自由罗拉缠辊可在其运转情况下用钩刀去除。
(×)9.处理卷绕自由辊缠辊时必须先使其停转,再将缠丝去除。
(√)10.卷绕L形导丝棒的作用是改变丝束方向,防止丝束散乱。
(×)11.卷绕L形导丝棒的作用是防止生头位丝束在切断前与运行的丝束合并而引起绕辊。
(√)12.熔体过滤器组装时各螺纹部位都要涂上少量的MoS2,以防止高温咬死。
(√)13.计量泵停车后,当组件压力下降到接近2.0MPa时,应该对计量泵进行刹车。
(√)14.熔体过滤器放流前应该先将其温度保持在280℃左右。
(√)15.合成纤维油剂应呈中性,对加工机械零部件无腐蚀。
(√)16.涤纶短纤维纺丝油剂、拉伸油剂可为同一规格型号油剂。
(√)17.环吹空调风机吸入的空气已经过预过滤器和精过滤器的净化处理。
(×)18.环吹空调风机吸入的空气已经预过滤器除去一部分灰尘,在风机的出口再经精过滤器进一步除尘。
(√)19.环形吹风按吹风方向可分为从丝束四周吹向中心和从丝束中心往外吹两种。
(√)20.纺制高强低伸型涤纶短纤维,后处理一般要配置紧张热定型机。
(√)21.如TEG回收釜内残渣黏度太大,可充压空以加快排放。
(×)22.如TEG回收釜内残渣黏度太大,应充氮气加快排放。
(√)23.涤纶初生纤维的存放时间越长越好。
(×)24.喷丝孔的长径比增大,会导致熔体流经微孔时产生温升,从而加大出口膨化现象。
纺粘系统中冷却侧吹风装置的技术要求冷却侧吹风装置使用温度较低的冷却风以热交换的方式来带走熔体的热量,在有的纺丝系统,冷却气流不仅用来吸收熔体在冷凝时放出的热量,而且还作为纤维的牵伸动力,因此对冷却侧吹风装置有如下基本技术要求。
(一)冷却风的温度这是冷却侧吹风系统的核心技术指标。
不同的设备,对冷却风温度的要求也不同。
具体所要求的温度与所采用的工艺有关,其范围可在2 ~20℃,而常用的温度范围大都在10~18℃。
有时同一条生产线的侧吹风系统可能会有多个冷却风温度,其实际使用值会有较大的差异。
而在使用抽吸风机的回风当冷却风时,回风的温度可达25~30℃。
一般要求冷却风在同一水平断面的温度差异小于或等于±0.5℃,而在一些新型生产线,冷却风的温度均匀性已达到或小于±0.2℃。
(二)冷却风的湿度空气中的湿含量对冷却风的热焓值影响很大,也就是说对冷却效果影响很大,而且还会对生产过程中的静电现象有很大的影响,因此要对冷却风的湿度进行控制。
一般情况下,纺制PP纤维时,要求冷却风的湿度约为65%;纺制PET纤维时,要求冷却风的湿度约为85%。
一般情况下,当湿度大于65%时,纺丝过程的静电影响已可基本消除。
在冷却风系统的空气调节器中,一般都设置有加湿装置,用于控制冷却风的湿度,常用的方法有蒸汽加湿、喷雾加湿、电加湿等。
由于冷却风有一定的含湿量,在低于露点温度时会有冷凝水析出。
因此,为了防止出现锈蚀现象,侧吹风装置的箱体要用不锈钢材料制造,有低温气流通的相关管道或设备要使用不容易生锈的材料制作,并要用不亲水的材料进行绝热、保温处理。
由于地域及季节气候的不同,冷却侧吹风系统的运行状态与环境气温、湿度有很大的关系,其配置也有所差异。
在寒冷地区的冷却风系统可能要配置加热设备,以便在环境温度很低时能控制气流的温度。
因此,必须结合使用地点的气象条件来设计或选购冷却风系统。
其中包括:全年的最低、最高及平均气温,空气湿度等基本资料。
纺粘系统中冷却侧吹风装置的形式纺粘系统常见的冷却侧吹风装置有单面侧吹风和双面侧吹风两种形式,其结构也有所不同。
下列STP生产线就是采用单面侧吹风结构一个例子,如下图。
侧吹风装置设置在两条纺丝梁之间,由骤冷风箱出来的冷却风分为两路供给两个单面侧吹风装置,以背对背的方向吹出冷却丝条,冷却后的丝条被吸入下方的牵伸管中。
由于所用的是开放式冷却通道,冷却气流穿越丝条后便扩散到周边环境中。
由于STP生产线两条纺丝梁的距离很近,因此从纺丝箱出来的两股纤维的间隔也较小,在结构上及操作要求方面都难以采用双面侧吹风的设备。
由于每一股纤维的总量较少,单面冷却侧吹风即可满足纤维的冷却要求,因此只需使用单面冷却侧吹风系统。
在STP 生产线中,单面冷却侧吹风装置布置在两股纤维之间,既可使纤维得到充分的冷却,又能在对面的另一侧留出操作空间,以便在生产线启动时进行放丝操作及观察纺丝过程。
另一种冷却侧吹风装置是采用双面对称冷却吹风形式,使用于整板宽幅纺粘系统中。
冷却风从纤维束的两侧吹向中间,可以使喷丝板中部的纤维束得到有效冷却,常将这种系统称为双面侧吹风,是目前一种主流的冷却装置。
由于冷却侧吹风装置布置在纺丝组件的下方,为了给组件的安装维修作业留出操作空间,双面侧吹风装置都设计成可移动的方式,悬挂在上方的轨道上,必要时可相互分开。
而在正常运行时则互相靠拢,并锁紧、定位,组成一个闭合的冷却空间。
采用密闭式纺丝通道的系统侧吹风箱与两端(CD方向)的观察窗,上方的纺丝箱体,下方的牵伸通道构成一个闭合的空间,各接触面都要保持良好的密封状态,任何泄漏现象都会影响正常纺丝,也会影响成网宽度。
采用开放式纺丝通道的系统,侧吹风箱与两端(CD方向)的观察窗,上方的纺丝箱体构成一个半封闭的空间,而与下方的牵伸装置是分隔开的。
同样在这个半封闭的空间,各接触面特别是上方与纺丝箱体的接触面,也要保持良好的密封状态,泄漏现象也会干扰正常纺丝并影响单体抽吸。
1.长丝纱的形态结构在细纤化以后所发生的变化的主要体现。
长丝纱的形态结构在细纤化以后所发生的变化主要表现在两个方面:一是产生在纤维之间的孔隙数增加了,它基本上是随纤维根数的增加成比例增加的;二是纤维间孔隙的面积,将随纤维直径的减小而迅速减少。
2.目前用于纺制超细纤长丝纱的方法。
(1)改进型直接纺丝法 (2)海岛型(并列体)复合纺丝法(3)剥离型(裂片法)复合纺丝法 (4)多层型(分割体)复合纺丝法3.在纺丝过程中,影响拉伸工艺的因素。
4.超细纤长丝纱制备的纺织产品有哪些?优质绸型织物、超高密织物、茸效应织物、人造皮革、超轻量织物、高膨松织物等。
5.制备三异型长丝纱的方法。
一、同板同纺三异型长丝纱:同板同纺三异型长丝纱就是指用一组熔体流,从一块喷丝板上纺出的三异型长丝纱。
二、混纤共纺三异型长丝纱:这是一种利用复合纺丝方法来制备混纤型长丝纱的方法。
按理复合纺丝方法的特点是,一个喷丝孔喷出的一根单纤维丝中应含有两种以上的纤维组份,这两种组份可始终共生在一根纤维上,这就是一般的复合纤维。
还有一种方法就是把这两种组份在纺丝时就分离出来分别形成各自独立的组份纤维。
三、热履历差三异型长丝纱:这种三异型长丝纱必须使用两组独立的长丝纱半制品进行拼装,其原理就是设法在纺丝后的拉伸一定型一卷绕工艺中,让这两组纱接受不同的热处理过程,从而使合并后形成的一股长丝纱中有两种不同热履历史的单纤维。
这样当它最后织入织物,并在松弛条件下进行热处理时,在这两组纤维之间就会形成不同的收缩6.根据多组分复合长丝纱中各组分的分布规律,可把其分成的结构类型。
一、混纤型并列长丝纱二、混纤型交捻长丝纱三、混纤型分散长丝纱四、混纤型包芯长丝纱。
7.目前聚乳酸的生产和制备方法及其性能特点。
生产和制备方法:(1)间接法即丙交酯开环聚合法(ROP法):先将乳酸缩聚为低聚物,低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应,解聚为乳酸的环状二聚体2丙交酯,丙交酯再开环聚合得到聚乳酸,此方法中要求高纯度的丙交酯。
涤纶纤维生产过程中毛丝的产生与措施一、前言在涤纶长丝的生产过程中,毛丝无时无刻不伴随左右,成为一个令人头痛的问题,毛丝的出现直接影响加工性能,对产品形象以及用户的使用均会造成一定影响,因而,对毛丝的分析与消除是涤纶长丝生产技术管理的一项重要内容。
毛丝的形态各异,产生原因也各不相同,正确的判断会产生事半功倍的效果。
在生产中,厂家为增加产量、降低成本,在保证较高的纺丝速度的前提下,把毛丝数降至最低,甚至以零毛丝数为目标,就成为涤纶长丝生产过程中的努力目标之一。
同时,在涤纶短纤生产过程中,毛丝现象也依然会存在的,涤纶短纤纺丝时毛丝的产生与熔体输送过程中的热降解、组件的工况、丝束冷却方式、丝道光滑度等有关系,纺丝熔体的热降解、组件工况是纺丝毛丝的产生最主要的因素。
二、涤纶长丝与涤纶短纤毛丝产生的缘由与应对措施分析 1.涤纶长丝毛丝产生的原因与对策 1.1普通涤纶长丝FDY生产过程中毛丝的产生聚酯熔体经增压泵的作用流入纺丝箱体,然后经纺丝、冷却、上油、拉伸、定型等工序卷取成型,所得产品为皮芯结构均一的全拉伸丝FDY。
在纺速和冷却速率非常高的情况下,由于应力集中,使皮层承受较大的张力,纤维的皮层容易产生裂痕而导致毛丝,故选择优良的冷却条件保持径向结构均匀就显得十分重要。
成功的做法是建立一个有效的缓冷区,以及使用带有蜂窝状的侧吹风装置,可产生平流风,实现对熔体细流的良好冷却。
在拉伸过程中,随着加工速度(即第二热辊速度)的提高,产量成比例增加,生产成本下降,并且染色均匀性有所提高。
但是加工速度过高时,产品断头和毛丝随之增加,因此必须权衡确定合适的加工速度。
如果拉伸不足而使张力低下,使丝条的摇动幅度增大,也会造成毛丝和断头,但张力过高会对丝饼成型及退绕产生负作用。
从油剂的附着性与纤维起毛的关系来讲,维持较高的油剂乳液的浓度及丝质含油率,可使得纤维的毛丝减少,但也要防止油剂浓度过高而导致油剂渗透性下降而使得丝质降低。
空分题库空分岗位试题⼀、填空题(题3分,共18分)1.润滑油的作⽤有冷却、洗涤、密封、防腐、减振、润滑2.离⼼空压机⼀般采⽤⼊⼝导叶来调节其加⼯空⽓量。
3.空分设备中常⽤的制冷⽅法有膨胀机制冷和节流制冷两种。
4.在分馏塔中⾃上往下氮的浓度逐渐降低,温度⾃上往下逐渐升⾼。
5.透平膨胀机密封⽓的作⽤有两个,其⼀是:防⽌油进⼊⽓路,其⼆是:防⽌冷量外泄。
6.上、下塔之间的冷凝蒸发器是上塔的蒸汽⽓,是下塔的冷凝器。
7.开车前先确认⽔、电、⽓是否正常。
8.氧压机的防喘振系统由回流阀、防喘振阀、放空阀组成。
、9主冷⾥的冷凝侧是指氮侧蒸发侧是指氧侧。
10.空冷塔和⽔冷塔的填料采⽤堆积⽅式,空冷塔底部应选⽤不锈钢填料,以防⽌鲍尔环聚丙烯填料受热变型。
11分⼦筛再⽣的步骤有泄压、加温、冷吹、升压。
12启动氧压机油泵前的条件是密封⽓的压⼒必须⼤于0.35MPa 。
13氧压机开车前两个旁通处于全开位置,放空阀处于全开位置,氧压机进⼝阀处于全开位置。
14启动膨胀机油泵前密封⽓压⼒必须⼤于0.25MPa 。
15主冷⾥的冷凝侧是指氮侧蒸发侧是指氧侧。
1. 空冷塔液位的控制主要有两个作⽤:⼀是(液封)作⽤,即防⽌空⽓从空冷塔的排⽔管排出,从⽽影响循环⽔冷却效果;⼆是防⽌(液位)超⾼,即空⽓中带⽔,影响分⼦筛的吸附效果,更严重时,会造成冷箱进⽔,发⽣重⼤事故。
2. 调节阀⼜称控制阀,它是过程控制系统中⽤阀门开度⼤⼩去改变流体流量的装置。
3. 理想⽓体的三个基本状态参数是P、V、T。
4. 分⼦筛纯化系统采⽤⽴式双层床结构,⼤⼤延长了分⼦筛的使⽤寿命。
5.汽轮机⽤油型号46号膨胀机⽤油型号32 号。
6. 上塔塔形结构填料下塔塔形结构筛板。
7. 对空分⽽⾔,氮平均纯度越⾼,氧的提取率越⾼。
8. 判断分⼦筛的加热再⽣是否彻底,主要是监视冷吹阶段出⼝的峰值温度。
9. 空⽓量减少时,主冷热负荷减⼩,传热温差减⼩,上下塔压⼒均降低。
10. 精馏⼯况的调整,实际上主要就是改变塔内各部位的回流⽐的⼤⼩。
长丝生产中侧吹冷却和外环吹冷却的异同钱荣春我们的间接纺丝的工艺流程为:切片输送-切片干燥-熔融挤出-过滤分配-熔体纺丝-冷却成形-丝束上油-卷绕成形。
冷却成形是长丝生产的重要过程之一,冷却条件是固化过程的决定因素,强烈地影响长丝的结构和纺丝线上的各种分布,是一系列不均匀的根源。
熔融纺丝时,熔体从喷丝板的毛细孔喷出,经冷却、拉伸最后凝固成丝条。
从喷丝板面到卷绕部分可将纺程分成三个部分,即流动形变区、取向结晶区和塑性形变区,丝条凝固过程相当复杂,在沿纺程各质点,其运动速度、直径、截面积、温度、粘度、所受力及内部结构都在不断发生变化,而这些因素又是相互影响。
如果按照冷却介质(空气)吹出的方向分:横吹和竖吹。
横吹分为侧吹和环吹。
竖吹分为顺流和逆流。
目前比较常用的是横吹中的侧吹和环吹(常指外环吹),下面我们具体介绍。
(一)侧吹:熔体细流被冷却风从丝束的一侧吹过,结构简单,操作方便,有很高的冷却强度,但冷却强度不均匀(属于不均匀冷却);出风口附近冷却强度远高于远离出风口处,造成同一截面内温度不均匀(即迎风面和背风面存在较大的差异);最大气流速度受到限制。
因此适宜于孔数少的长丝冷却和采用矩形喷丝板纺丝的冷却型式,或者是有方向性的异型喷丝板丝条的冷却。
为了减小气流的紊乱程度,在侧吹风装置上设置过滤网,试验表明通过降低金属网的细度能很好的降低湍流。
最好是将几层金属网叠起来使用,即形成整流层。
改善湍动的程度仅取决于所用网的层数,使用时,各层丝网应交错一个锐角,以防止发生干扰现象。
图1.侧吹风装置1.照明灯;2.导丝器;3.排风门;4.单体吸附装置;5.喷丝板;6.气室;7.整流层;8.风道侧吹冷却的示意图(二)侧吹的工艺条件对丝束成形的影响:⑴风速:它对纤维的成形影响最大,这是由于空气的导热系数低,致使熔体细流与周围空气的换热效果主要决定与空气的给热系数α。
试验证明在离喷丝板不远处,熔体细流的冷却成形,α主要受冷却风速的影响。
风速过大或过小均不合适,都会使条干不匀率增大,而风速在0.3-0.7米/秒范围内最佳。
这可从丝条的凝固成形时湍动因素的变化来解释,当风速过大时,湍动因素增加,而空气流动的任何湍动必将引起丝条的振荡和飘动,当振动幅度达到一定的程度,就会传递到凝固区的上方,使丝的条干不匀。
这种振幅随丝条上的张力增加而降低。
风速过小造成条干不匀升过的原因在于受丝室外气流干扰的因素增强,以及丝条凝固速度较慢,使凝固丝条飘忽、振动的因素增加。
风速还和纤度有关。
凝固点发生周期性的位移是风速过大或过小引起条干不匀的主要原因。
冷却气流的湍流度和条干不匀率成正比,故良好的吹风风速要适当,气流的层流性要好。
应定期清洗侧吹风过滤层和分配网,防止因尘埃在阻尼层上不均匀的沉积而引起各根丝之间以及本根丝各段之间内部结构的不同,从而造成丝条条干不匀率和后加工染色有差异,产生段斑丝。
⑵风压的波动和均匀性对丝质的影响。
这是因为风压的波动会影响风速的变化,从而使单丝产生飘动和振荡。
吹风压力变化△P和吹风压力P的比值最好要小于0.005(△P/P≤0.005),这样才能保证丝条的条干不匀率,染色均匀性和伸长不匀率等。
冷却吹风的风压P由公式:第一项为消耗于冷却吹风速率的动压力,第二项为消耗于冷却室内的空气阻力,第三项为引起气流湍流和压力振荡的风压,它表示了使丝条产生振荡的因素。
⑶风温对丝条的影响:实践证明在15-30℃范围内,风温对高速纺丝成形中的丝条张力和产品性质几乎没有影响,仅风温较低,丝条手感较硬。
但风温异常,波动范围增加时,影响丝条的条干不匀率和动态热拉伸应力的不匀率,后加工的染色均匀性以及毛丝、断头增多。
所以必须保持风温的恒定。
熔体细流从喷丝板下无风区出来,立即受到冷却吹风的冷却,此时希望冷却的速度较快为好,目的是要使它停留在190度附近的时间越短越好,最后使丝条全部冷却到玻璃化温度以下。
其冷却的推动力是冷却吹风与丝条间的温差。
实践证明,冷却吹风和丝条的温差至少应在10度以上,才能保证丝条的冷却均匀,同时可以避免由于冷却不够充分,而引起单丝间冷却长度的偏差。
若在冷却每根丝条的过程中,冷却空气温度增加了△t,可用下面的公式表示冷却吹风的最适宜温度t1:丝条进入冷却吹风区时,冷却风每吹过一行丝,吹风温度约增加4度,如果喷丝板的孔数增加,冷却吹风的单丝行数增加到10行,那么最后一行丝将被64度(风温为24度)的冷却风冷却,显然不符合冷却要求,纺丝过程中的断丝将增加6-8倍,最终会出现物理指标降等现象,因此可见,侧吹风冷却方式具有生产品种的局限性,对多孔数的细旦丝力不从心。
⑷风湿的影响:冷却风含湿量对熔体的吸湿过程影响不大。
但是保证吸湿的恒定是至关重要的,从另一个角度看,随风湿增加,它的比热容和热容量将会增加,热吸收量随着增加。
从而使冷却风在吸收同样的热量时温升低,能保证冷却风的温度相对稳定性,提高冷却效果。
但过高会使操作恶化和设备的锈蚀,一般为(65%-75%)±3%。
⑸密闭区:在喷丝板下设置密闭区(无风区)是十分重要的,因为高分子的弹性记忆效应,形成了挤出胀大现象。
此时熔体细流温度自然很高,其细流十分脆弱,经不起任何气流的冲击,另外过快的冷却会导致纤维径向横截面的皮芯结构和产生卷曲大分子数增多,造成丝条质量低劣。
一般将侧吹风急冷区安排在密闭区下,这样对丝条的取向均匀性和取向度的提高有很大的益处。
注意在纺低单丝纤度的丝条时,密闭区应适当的延长。
(三)环吹:以环形风的形式对丝条进行冷却。
因其冷却风由丝束内或由外侧周向均匀地吹向丝束(属于均匀冷却),故分为内环吹(中心环吹)和外环吹。
吹风面和丝条很近,大大的提高了能源效率。
冷却风温升低,各根丝的冷却条件相近,另外送风面积小,风速也比侧吹低,总体上比侧吹节约70%以上的能量。
随着长丝向细旦化、多根数的发展,以及开发新品的需要,众多厂家竞相使用环吹装置。
内外环吹两种装置各有优缺点,外环吹风装置存在的主要问题是:当冷风由外向内吹时,有可能使丝束向中心集中,易产生并丝现象,故使用时一般需加一排风系统。
而内环吹风装置的冷风是由内向外吹,丝束被风吹散,且内层丝速处冷风温度最低,到达外层丝束时温度升高,故外部空气起辅助冷却作用,不会产生并丝现象,但所要求的风压较高。
图 2 外吹风装置外环吹示意图PERFORATED SPINNERETSCREEN TUBEPLATES AIR1.网板;2.内胆;3.壳体;4.导流网板;5.多孔板冷却原理⏹径流式吹风⏹均匀有效的冷却过程⏹两层的冷却风室设计保证了吹风均匀图 3 内吹风装置1.锥形定位头;2.内胆;3.气室;4.整流层因其吹风方向为周向而不是一排,纺丝组件可双排排布,使得纺丝位距减小,可依靠卷绕位距排布纺丝设备,便于模块管理,节约厂房、设备及公用工程投资,纤维品质大大提高。
外环吹风结构在外径85mm的喷丝板上纺出288孔以上的细旦丝,可纺制高质量单丝纤度0.3dpf的多孔超细旦丝。
⑴外环吹:当冷风自外向内吹时,丝束在完成向下运动...................的同时向风筒中心飘动,因这时丝束还未完全冷却,风速过..........................大,丝与丝之间会因相互接触会产生粘连并丝现象,当冷风..........................吹向丝束时,由于热交换,风筒中心空气温度上升,中心丝..........................束的冷却效果就会大大减弱。
风筒的高度越短,操作越方便,...........................但过短会造成冷却不全,影响纺丝生头.................。
因此,选择适当的风筒长度、风速及喷丝板排布等参数并加以控制是化纤工程中的重要研究内容。
试验证明采用外环吹技术,设定风筒高度为92mm时,单丝6μm的纤维可以在风速0.4m/s时获得稳定气流场和温度场,丝束冷却条件一致,此直径丝束可得到充分冷却。
一般说来,风速越小纤维抖动越小,但风速过小对空调要求越高。
在保证冷却充足的条件下宜选用较小的风速,因此建议:对总纤度小于167dtex,单丝小于ldpf的纤维,可使用风速0.4m/s。
对总纤度167-222dtex,单丝1~2dpf,可使用风速0.6m/s。
另外风筒长度是决定环吹风的重要参数,对单丝直径6μm(0.3dpf),丝束在喷丝板下110mm处即可达到设定温度,设定无风区为46mm,风筒长度大于70mm可满足冷却要求。
对单丝直径14μm,(1.67dpf),丝束在喷丝板下180mm处才可达到设定温度,风筒长度140mm 才可满足冷却要求。
对单丝直径28μm(6.7dpf),丝束在喷丝板下600mm处达到设定温度,风筒冷却长度为550mm才可。
对83dtex/192f(对应单丝直径约6μm,0.3dpf),111dtex/72f(对应单丝直径约14μm,1.67dpf),随着纺丝旦数加大,丝束周围气流温度升高,同一截面内冷却条变差,因此丝束总纤度越高需要风筒长度越长。
对总旦数222dtex以上或单丝大于2dpf的纤维建议用侧吹风冷却形式。
对应单丝直径6~28μm,风从丝束外侧吹向内侧相邻两束丝纤维温度同截面上丝束温差应小于20℃,风温差异应小于50℃,因此我认为设计喷丝板时布孔圈数不得大于5圈。
(2)内环吹:特制的烛芯沿喷丝板的中心轴放置在喷丝板下方,其顶端距喷丝板约1.5一3cm。
冷却风从烛芯中以一定的方式向外放射式吹出,烛芯四周的丝条由内向外在每个方向都受到均匀的冷却。
主要技术环节为:①蜡烛状的吹风装置(俗称烛芯、取代常规的侧吹风装置,引进了向外环吹技术。
烛芯大致结构为:内层为风整流装置,外套一个多孔的圆形柱状夹套。
烛芯总长入为300mm,其直径根据不同的喷丝板有不同的配置。
夹套由合成材料制成,孔呈无序的几何分布,保证出风在同一水平面的每个方向都相等。
从而高效保证丝条冷却均匀性。
②对喷丝板进行了特殊设计。
沿着喷丝板外环开孔,最大可以打到四排环圈,孔间距很短,孔密度较大,可在直径较小的喷丝板上开较大数量的孔。
喷丝板中间部分为实心,不开孔,但中心处有一个定位点,用于烛芯定位。
③丝条与烛芯之间距离很短,丝条几乎贴近烛芯,只是由于风使得丝条被吹鼓胀,使间距达到约3cm。
由于近距离吹风,且丝条排列层数少(不超过四层),所以骤冷风的穿透力强,热交换效率高,使用风量较少。
这使得每根单丝几乎在同一时间内受到几乎相同的冷却,从而使单丝的冷却等温曲线短,即表示每根单丝是接近同步冷却效果。
这种吹风方式特别能保证丝条的条干不匀率达到很小的水平(如83.3dtex/192f丝的U%达到0.5%)。
丝质量优良,确保具有良好的后加工性能。