Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕПЫ. В настоящее время в условиях становления рыночных отношений в стране задачей текстильных предприятий является выпуск конкурентноспособной продукции. От качества выпускаемых тканей и ее себестоимости напрямую зависит жизнедеятельность предприятий и работавших на нем людей. Ремение данной задачи непрерывно связано с техническим перевооружением предприятий, которое осуществляется ло двум направлениям:
разработка и создание нового энергосберегающего оборудования и передовой технологии;
модернизация действующего оборудования.
Термообработка тканей - один из основных технологических процессов, требующий значительных энергетических затрат, строгого соблвдения заданного технологического реїима. От того, как она была проведена, в конечном итоге зависит качество отделанной ткани, и поэтому необходимо эффективное, экономичное оборудование для термообработки текстильных полотен с высокой точностью измерения и поддержания параметров процесса. Вместе с тем ныне используемое оборудование чрезвычайно энергоемко, морально устарело, не всегда позволяет достигать стабильных показателей качества, не надежно при эксплуатации.
Поэтому необходима разработка и создание высокоэффективного, экономичного оборудования, безопасного при работе и обслумивании.
Потребность в высокоэффективных теплотехнологических установках (ТТУ) в различных отраслях промышленности предъявляет повышенные требования к точности и детализации расчетов тепло- и массообмена. Это обусловлено тем, что без точных и надемных методов расчета невозмовно повысить качество проектирования новых ТТУ, провести оптимизации и интенсификацию теплотехнологического процесса, осуществить его контроль и автоматизацию.
Таким образом, научные исследования, направленные на разработку нового оборудования для термообработки ткани с высокими технико-экономическими и технологическими показателями и совершенствование математических методов расчета процессов теплообмена, являются актуальными в практическом и теоретическом отношении.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в разработке технологических и техни-
ческих решений, направленных на повышение эффективности процесс термообработки ткани.
Для достижения поставленной цели были решена следующие науч ние, технические и практические задачи:
проведен теоретический анализ эффективности использования при нагреве ткани ПК излучателей различной геометрии (формы);
проведена экспериментальная оценка эффективности применен»1 дла термообработки текстильных полотен ИК-излучателей плоской формы;
экспериментально получены коэффициенты, характеризующие от тнчёские свойства хлопчатобумажных и смесовых полотен;
проведены экспериментальные исследования по повышении эфф< тивности измерения температур обрабатываемых полотен;
на основании проведених исследований предложено техничесж решение, повышающее эффективность измерения температур обрабаті ваемых полотен;
разработана высокоэффективная конструкция ИК-установок дл< термообработки текстильных полотен;
изготовление и внедрение высокоэффективной установки для термообработки тканей с новыми конструктивными решениями, прок: ведена ее технико-экономическая оценка;
отработаны режимы термообработки на предложенной установи различных видах заключительной отделки текстильных полотен.
ОБІнЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТОВ й МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Экспериментальные исследования проводились на хлопчатобум ных и смесовых тканях поверхностной плотностью от 0,09 кг/м2 д 0,45 кг/м2, различного переплетения (саржевое, полотняное, сат новое, застилистое). В качестве обрабатывающих растворов испол зовались водные растворы отделочных препаратов и текстильных вспомогательных веществ.
При проведении технологических и теплотехнических исследо нии применялись плоские и трубчатые генераторы излучения энерг нагреватели на основе жаростойкого слюдопласта с температурой рева до 500 С; углеродный материал Вискуы ТО-J5 полотняного пе реплетения с поверхностной плотностью 0.31 кг/м2 и температуре нагрсиа до -400С; кварцевые излучатели с нихроковой спиралью с температурой до 750С; кварцевая галогенная лампа с температур спирали до 2500С.
Для измерения температуры обрабатываемой ткани применялись бесконтактный и контактный методы. В качестве бесконтактного применялся преобразователь пирометрический полного излучения ППТ-М2, предназначенный для измерения и контроля радиационной температуры поверхностей от 30 до 300 С при температуре окружающего воздуха от 5 до 100'С и относительной влажности до 80Z. В качестве контактного использовался датчик ДТВ-018.
Эксперименты проводились на специально разработанных лабораторных стендах и экспериментальных пропыленных установках, изготовленных по технической документации ивМТН, разработанной на основании результатов настоящей работы и съагрегированных с суще ствующим промышленным оборудованием для обработки текстильных материалов. Физико-химические испытания образцов текстильных материалов проводили на стандартном оборудовании для научных исследований. Показатели качества физико-механических свойств тканей оценивались в соответствии с действующими ГОСТами. При проведении теплотехнических экспериментов применялись стандартные методы теплометрин. Оценка тепловой эффективности оборудования осуществлялась методом составления теплового баланса с определением расходных статей.
Оценка погрешности измерений при проведении экспериментов осуществлялась с использованием методов математической статистики. При теоретических исследованиях процессов лучистого теплообмена между излучателями различной конструкции и текстильным материалом привлекался математический аппарат дифференциального и интегрального исчисления, а также использовались методы вычислительной математики и ЭВМ. Расчеты выполнялись на ПЭВМ типа IBK-PC-XT386.
НАУЧНАЯ НОВИЗНИ. В работе впервые получены следующие результаты.
-
Разработан численно-аналитический метод расчета поглощаемой материалом энергии при термообработке ИК излучателями с учетом их геометрической формы и расстояния до ткани.
-
Для плоского и трубчатого излучателя установлены зависимости количества поглощаемой тканьв энергии от расстояния до излучателя, времени обработки ткани в зоне облучения, коэффициента экстинции.
-
Теоретически доказано, что при использовании плоских излучателей коэффициент поглощения лучистой энергии в процессе термообра-
ботки текстильних полотен на два порядка выше, чем при применении трубчатих излучателей.
-
Экспериментально подтверждена технологическая и теплотехническая эффективность использования плоских ИК нагревателей на основе жаростойкого слшдопласта в процессах заклвчительной отделки ткани
-
Определены оптические характеристики хлопчатобумажных, смесовых и полиэфирных тканей в диапазонах температур і50-і90t.
Технологическими и теплотехническими исследованиями обосновано повышение эффективности термообработки текстильных полотен в терморадиационных установках за счет применения плоских излучателей.
Экспериментально подтверждена эффективность принятых конструктивных решений разработанной установки для термообработки ткани, которые закачается в следу ще к: в оптимальном размещении излучателей малой инерционности между полотен ткани; тепловентиля-ционный контур установки позволяет удалять вредные газообразные вещества, выделяющиеся в процессе термообработки, из нижней часті зоны нагрева установки через зону для охлаждения ткани.
На основании экспериментальных исследований разработана ус-іановва термическая с галогенными лампами и пирометричеким методом измерения температуры ткани - ЯТГ-П-140, которая прожла ус-пеікди апробацию в составе аппретурно-отделочной линии ЛАО-120 W, Й/П "Зиновьевскаа мануфактура". Экономический эффект от внедрениг составил 846 тыс.руб. к уровни цен 1993 г.
численно-аналитический метод расчета поглощаемой текстильны; материалом энергии при термообработке излучателями различной гео метрии с учетом коэффициента зкетннции ткани, ее расстояния до источника нагрева и времени обработки;
зависимости для определения количества выделяющейся в ткани энергии при обработки ее ИК излучением;
данные по оптическим характеристикам хлопчатобумажных и сме совах тканей;
разработанные параметры теплотехнологии термообработки тка-* ней с использованием плоских излучателей.
новую конструкцию установки для термообработки текстильных
полотен с эффективными типом излучателей и устройством для измерения температуры ткани.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные научные положения и результаты работы докладывались: на международной научно-технической конференции "Проблемы развития текстильной и легкой промышленности в современных условиях"(Иваново, 1992г.); на международной научно--технической конференции "Современные тенденции развития технологии и техники текстильного производства"!Иваново, 1993г.); на международной научно-технической конференции "Современные тенденции развития технологии и техники текстильного производства^Иваново, 1994г.); на международной научно-технической конференции "Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промыжленности"(Иваново, 1994г.); на научно-технической конференции преподователей и сотрудников ИГХТА (Иваново, 1995г.)', на I Региональной межвузовской конференции "Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования иХимия-96" С-энсзо, 1996г.); на расширенном заседании кафедры теплотехники ИГТн (Иваново, 1996г.); на заседании ученого совета ИвНИТИ (Иваново, 1996г.), на всеросийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-96)" (Москва, 1996г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации имеется 13 публикаций, в том числе в тезисах вышеперечисленных конференций и журнале "Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности".
СТРИКТУРА И ОБЪЕИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, литературного обзора состояния проблемы (1 глава), методической части (2 глава), результатов исследований (3-6 главы), выводов, списка литературы из 131 наименований, 4 приложений. Работа изложена на 163 стр. машинописного текста, включая 23 рисунка и 15 таблиц.
