Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор существующих способов переработки текстильных отходов и вторичного сырья 11
1.1. Классификация текстильных технологических отходов и вторичных материальных ресурсов 12
1.2. Переработка технологических текстильных отходов и bmp в виде путанки, концов пряжи, обрезков и лоскута 18
1.2.1. Дезинфекция вторичного текстильного сырья 20
1.2.2. Обеспыливание вторичного текстильного сырья 21
1.2.3. Сортировка вторичного текстильного сырья 22
1.2.4. Мойка вторичного текстильного сырья 23
1.2.5. Химическая чистка вторичного текстильного сырья 24
1.2.6. Резка плоских текстильных отходов и отходов в виде нитей 26
1.2.7. Разволокнениелоскута и пряжи 32
1.2.8. Поточные линии по переработке текстильных отходов и BMP...40
1.3. Переработка разволокненных отходов в производстве нетканых текстильных материалов 49
1.4. Механическое формирование холста 52
1.4.1. Различные конструкции пневмотранспортных вентиляторов 52
1.4.2. Конструкции питателей чесальных машин 61
1.4.3. Чесальные машины 68
1.4.4. Преобразователи прочеса 77
1.4.5. Чесальные агрегаты для получения многослойных холстов 80
1.5. Аэродинамический способ формирования холста 82
1.6. Обзор результатов теоретических исследований в области разволокнения плоских текстильных структур и их переработки в поточных линиях 87
1.7. Выводы по ГЛАВЕ 90
2. Технологические цепочки по производству нетканых полотен с переработкой плоских текстильных отходов 91
2.1. Поточная линия для регенерации отходов плоских текстильных материалов 91
2.2. Экспериментальные данные по разволокнению плоских отходов 94
2.3. Варианты технологических цепочек при производстве нтп с использованием регенерированных волокон 100
2.4. Выводы по ГЛАВЕ 106
3. Разволокнение текстильных отходов 107
3.1. Условия разволокнения текстильных отходов 107
3.2. Устройство для резания текстильных отходов 109
3.3. Разволокнение текстильных отходов в узле питания разволокняющего устройства 113
3.4. Разволокнение с тепловой обработкой 119
3.4.1. Распределение тепла в емкости с текстильными отходами при получении модифицированных волокон 123
3.5. Секция предварительного разволокнения плоских отходов из длинноволокнистого сырья 129
3.5.1. Взаимодействие фрагмента разволокняемого материала с
конфузорными отверстиями перфорированного поддона 133
3.6. Процесс взаимодействия колкового рабочего органа с волокнистой средой 141
3.7. Выводы по ГЛАВЕ 147
4. Аэромеханическая рассортировка волокнистой массы 149
4.1. Устройство для рассортировки регенерированных волокон 150
4.2. Технологический режим турбулентного потока при транспортировке и очистке волокнистых смесей 153
4.3. Режим турбулентного движения воздуха с примесью сорных частиц 160
4.4. Выводы по ГЛАВЕ 165
5. Аспирация и сороудаление на поточной линии по регенерации плоских отходов 166
5.1. Конструкция системы аспирации и сороудаления 166
5.2. Принципы расчета системы аспирации и сороудаления 170
5.3. Выводы по ГЛАВЕ 181
6. Технология транспортирования смеси волокон аэродинамическим способом 182
6.1. Влияние пневмотранспортирования на образование комплексов волокон 182
6.2. Взаимодействие клочка волокна с лопатками рабочего колеса вентилятора 184
6.3. Транспортировка волокнистой смеси эжекторным способом 187
6.3.1. Вентилятор для транспортировки волокнисто-воздушной смеси эжекторным способом 187
6.3.2. Эффективность работы вентилятора с эжекторной подачей материала 190
6.3.3. Движение волокнистого потока в спиральной камере 204
6.3.4. Силовое воздействие на элемент волокнистой смеси 212
6А. Выводы по ГЛАВЕ 218
7. Исследование работы двухкамерного бункерного питателя 219
7.1. Особенности аэромеханического слоеобразования из волокон в двухкамерном бункерном питателе 219
7.2. Динамические аспекты формирования волокнистого слоя в бункерном питателе 228
7.3. Турбулентность при аэродинамическом уплотнении волокна в нижней шахте двухкамерного бункерного питателя 238
7.4. Особенности пневматического уплотнения волокна в нижней шахте двухкамерного бункерного питателя 246
7.5. Возникновение колебаний плотности настила при заполнении верхней камеры 255
7.6. Аэродинамические особенности формирования волокнистых настилов в камерах с перфорированными стенками 260
7.7. О возникновении автоколебаний давления в нижней камере двухкамерного бункерного питателя 266
7.7. /. Механизм образования низкочастотных колебаний 269
7.7.2. Имитационное моделирование автоколебаний 283
7.8. Модернизированный двухкамерный питатель чесальной машины 284
7.9. Выводы по ГЛАВЕ 290
8. Экспериментальные исследования работы двухкамерного бункерного питателя 292
8.1. Сравнительные исследования работы прямоточных и двухкамерных бункерных питателей 292
8.2. Аэродинамические испытания двухкамерного бункерного питателя спр 293
8.3. Оптимизация работы бункерного питателя СПР 300
8.3.1. Характеристика экспериментальной установки 300
8.3.2. Проведение многофакторного эксперимента 303
8.4. Выводы по ГЛАВЕ 309
Общие выводы и рекомендации 311
Библиографический список
- Обеспыливание вторичного текстильного сырья
- Экспериментальные данные по разволокнению плоских отходов
- Принципы расчета системы аспирации и сороудаления
- Движение волокнистого потока в спиральной камере
Введение к работе
Производить конкурентоспособную продукцию невозможно без снижения материалоемкости текстильных изделий, т.е. наряду с оптимизацией ассортимента и структурных свойств изделий необходимо использовать отходы и вторичные материальные ресурсы. Известно, что использование отходов и BMP позволяет значительно сократить расходы на сырье, загрузить простаивающие (или законсервированные) производственные мощности, создать дополнительные рабочие места. Особенно заметно удешевление сырья при использовании отходов в производстве материалоемких текстильных изделий, не чувствительных к качеству исходного сырья - нетканых изделий. Нельзя забывать и об экологическом факторе, использование текстильных отходов значительно снизит негативное воздействие на окружающую среду, связанное с производством волокнистого сырья и уничтожением отходов.
Актуальность работы. В настоящее время в условиях острого дефицита натурального сырья для текстильной промышленности утилизация и повторное использование волокнистых отходов имеет большое экономическое значение. В последнее десятилетие в мире бурное развитие получило производство технического текстиля, в том числе и нетканых полотен для нужд дорожного, гражданского и жилищного строительства, средств безопасности, фильтровальных материалов, специальной и защитной одежды, средств ликвидации экологических аварий и катастроф. Разработка технологий производства подобных материалов в условиях Российских предприятий и с применением отходов текстильного производства и химических волокон вызывает острый интерес у производителей и на рынке сбыта. В работе комплексно решаются вопросы повышения качества продукции и улучшения условий труда за счет обеспыливания материала в цепочке оборудования по подготовке волокнистых настилов.
Цель работы - создание новых и усовершенствованных ресурсосберегающих технологий, а также оборудования для получения качественного сырья из плоских отходов, разработка эффективных методов их использования в производстве текстильных материалов.
Для этого решены следующие задачи исследования:
1. Теоретическое обоснование и разработка новых, совершенствование существующих технологий и оборудования по регенерации отходов плоских текстильных материалов, позволяющих максимально сохранить исходные свойства волокна.
2. Разработка концепции технологических линий и конструкции их основных элементов по эффективной регенерации отходов и переработке полученных волокон совместно с другими волокнами при достижении максимально возможного качества продукта и экономии сырья.
3. Совершенствование способов аэромеханической рассортировки регенерированных волокон на отдельные фракции в зависимости от длины с целью их дальнейшего эффективного использования.
4. Совершенствование технологии пневмотранспортирования волокнистой массы, исключающей повреждение волокна.
5. Совершенствование конструкции и технологических режимов используемых в поточных линиях двухкамерных бункерных питателей для достижения лучшей равномерности формирования волокнистых настилов.
6. Улучшение качества волокнистой массы и условий труда за счет обеспыливания, очистки перерабатываемого материала и удаления запыленного воздуха на поточных линиях по регенерации отходов.
Основные методы исследования. В диссертационной работе использован комплекс теоретических и экспериментальных исследований. В теоретическом анализе применялись дифференциальное, интегральное и векторное исчисление, теория рядов, а также численные методы решения дифференциальных уравнений, компьютерное имитационное моделирование и анализ динамических моделей, средства инженерных и научных расчетов. Постановка и проведение экспериментальных исследований осуществлялись на базе математических методов планирования эксперимента, при обработке их результатов ис пользовались методы математической статистики. Расчеты проводились на ПК с использованием пакетов статистических прикладных программ. В инструментальной базе использовались стандартные приборы, испытательный комплекс фирмы "Zellweger Uster", методика испытаний соответствовала действующим стандартам. Исследования проводились на промышленной экспериментальной установке в условиях опытного производства и на действующем оборудовании в производственных условиях.
Научная новизна заключается в научном обосновании использования новых методик основных этапов обработки материала, создания новых и усовершенствования существующих технологий и оборудования производства текстильных материалов с повторной переработкой отходов плоских текстильных материалов, что позволяет достичь максимально возможного качества продукта при экономии исходного сырья.
Впервые получены следующие основные научные результаты:
1. Теоретически обоснованы и разработаны новые способы поэтапного раз-волокнения плоских текстильных отходов с максимально возможным сохранением свойств исходных волокон.
2. Предложены и теоретически проработаны способы регенерации плоских текстильных отходов из длинноволокнистого сырья с использованием теп-ловлажностной обработки и оригинальных конструктивных решений.
3. Разработана конструкция устройства для аэромеханической рассортировки волокон и рассмотрены теоретические вопросы, связанные с движением и очисткой волокон в турбулентных потоках.
4. Разработана конструкция поточной линии, оборудованной системой аспирации, интенсивной очистки и обеспыливания перерабатываемого материала, предложены методы ее расчета.
5. Теоретически обоснованы, разработаны технология и устройство пнев-мотранспортирования без повреждения материала в напорных воздуховодах, проанализирована эффективность устройства, а также способы управления этим процессом.
6. Проведены теоретические и экспериментальные исследования работы двухкамерного бункерного питателя для чесальных машин, на основании которых предложен ряд усовершенствований его конструкции.
7. Дан теоретический анализ особенностей слоеформирования в двухкамерном бункерном питателе с учетом отсоса воздуха через перфорированные стенки и возникновения автоколебаний давления. Выявлены причины возникновения автоколебаний, предложена их имитационная динамическая модель.
Практическая ценность. В результате проведенных исследований:
1. Предложены защищенные патентами РФ конструкции узлов технологических линий по регенерации плоских текстильных отходов: усовершенствованное резальное устройство ротационного типа, поточная линия по раз-волокнению лоскута с усовершенствованным узлом питания, система аспирации и сороочистки поточной линии, новое устройство для аэромеханической рассортировки регенерированных отходов, новый тип гарнитуры и поддон для щипальных и разрыхляющих барабанов, новые конструкции секций предварительного разволокнения отходов из длинноволокнистого сырья с тепловлажностной обработкой, новое устройство для пневмотранс-портирования волокна с эжекторнои подачей, усовершенствованная конструкция двухкамерного бункерного питателя.
2. Предложены методики расчета паровых форсунок и скоростных параметров разволокняющей секции с тепловлажностной обработкой материала, геометрических характеристик и эффективности работы пневмотранспорт-ной установки с эжекторнои подачей волокна, геометрических параметров элементов двухкамерных бункерных питателей.
3. Определены оптимальные режимы работы двухкамерного бункерного питателя СПР.
Реализация результатов работы. Основные результаты работы получили подтверждение в производствах ООО «Лежневская мануфактура», ОАО «Яковлевский льнокомбинат», Ковровского филиала ООО ПК «Никое», 000 ИПФ «ТексИнж», учебном процессе кафедр МТТМ и БЖД ИГТА.
Апробация работы. Работа выдержала конкурс на грант за 2002 г. по фундаментальным исследованиям в области технических наук (шифр Т02-10.3-1961). Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку: на международных научно-технических конференциях «Прогресс - 89», «Пиктел - 2003», «Прогресс - 2005», «Прогресс -2006» (Иваново), межвузовской научно-технической конференции «Экологические проблемы Ивановской области», международном симпозиуме «PERTEX -2005» (Яссы, Румыния), на расширенных заседаниях кафедры МТТМ ИГТА, кафедры прядения и технологии нетканых материалов СПГУТД, на семинаре по теории машин и механизмов Российской академии наук (Костромской филиал, секция «Текстильное машиностроение»).
Публикации. По материалам диссертации изложены в следующих публикациях: 55 печатных работ, в т. ч. монография, учебник, 13 статей в журнале Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 4 публикации в зарубежных изданиях, одно авторское свидетельство СССР, 10 патентов на изобретения и полезные модели РФ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, восьми глав, списка литературы и приложения. Она изложена на 333 страницах машинописного текста, иллюстрирована 125 рисунками, содержит 25 таблиц, включает 200 наименований литературных источников.
Обеспыливание вторичного текстильного сырья
При сортировке вторичного текстильного сырья, полученного от населения, прежде всего с одежды удаляются все нетекстильные элементы: застежки-молнии, кнопки, нетекстильные прокладки и т. д., а также распарываются швы. Обычно вторичное сырье сортируют вручную с использованием малой механизации - сортировочных столиков, оборудованных дисковыми и ленточными ножами. Вторичное сырье подается к питающим столикам с помощью горизонтального и наклонного конвейеров. В России используются одно- и двухпро-цессные методы сортировки. При однопроцессном методе обработка и сортировка проводятся одновременно, при двухпроцессном - последовательно. Од-нопроцессная поточная линия ЦСК 62/3 состоит из двух параллельных конвейеров для сортировки сырья и одного разгрузочного конвейера, расположенного под ними. С обеих сторон конвейеров смонтировано по восемь рабочих столиков. Возле каждого столика стоит по 12 коробок, в которые работники сортируют материал. Затем материал взвешивается и прессуется в кипы массой по 80 кг. Производительность линии составляет 10 - 12 т в смену. При двухпроцессном методе производительность одного рабочего в сортировочном цехе увели чивается на 10%, а объем рассортированного сырья с 1 м производственной площади возрастает на 75%, повышается ритмичность производства и улучшаются условия труда. Применяется также автоматизированная сортировка лоскута по цвету; в качестве контролирующего устройства используются источник света с определенной длиной волны излучения и фотодатчик, регистрирующий отраженный от материала свет в определенном волновом диапазоне. В качестве исполнительного механизма применяются механические заслонки, манипуляторы или воздушные форсунки, снимающие материал определенного цвета с конвейера [5].
Загрязненное вторичное текстильное сырье необходимо выстирать, так как кроме пыли и различных примесей, которые удаляются при дезинфекции и обеспыливании, в нем может содержаться до 20% грязи, поглощенной волокном. Для этой цели используются обычные стиральные машины для стирки белья, например стиральные машины периодического действия СМО-100 и ПК-53А.
Фирма Broadbent (Великобритания) предлагает стиральные машины с отжимом Broadbentroy, в которых производится также сушка предварительно отжатого материала (частично обезвоженного). Во время отжима материал обрабатывается сухим паром, что позволяет быстро и эффективно удалить влагу из текстильных отходов. Полный цикл, во время которого обрабатывается 168 кг сухого материала, длится 70 мин.
Фирма Poensgen (Германия) разработала поточную линию для мойки вторичного текстильного сырья, которая имеет дополнительные устройства для отделения нетекстильных примесей, гидравлические пакетировочные прессы. На линии осуществляются загрузка, мойка, отжим, сушка и выгрузка сухого материала. Производительность линии 720 кг/ч. Текстильное сырье стирается партиями в отдельных камерах, а внутренние барабаны вращаются независимо друг от друга в одном направлении. Между камерами находятся пластинки, ко торые усиливают механическое воздействие на материал и служат для перемещения партий текстильного материала из одной камеры в другую.
Благодаря поточным линиям для мойки вторичного текстильного сырья снижена себестоимость продукции, увеличена производительность труда и сокращена продолжительность обработки материала. Недостатком поточных линий является низкая степень удаления жировых загрязнений (особенно старых) и повышенная изнашиваемость волокна. В связи с этим в России, Венгрии, Чехии, Италии, Германии, Франции, США и других странах для очистки сильно-загрязненных и засаленных текстильных материалов применяется химическая чистка органическими растворителями.
Химическая чистка сильнозагрязненной и замасленной рабочей одежды осуществляется на машинах моделей КХ-007, КХ-012, КХ-014 и КХ-016 (Россия), на двух последних - с применением хлорсодержащих растворителей.
Фирмы Bowe (Германия), Neil and Spancer (Великобритания) и др. также разрабатывают и внедряют специальные машины для чистки сильнозагрязнен-ных и замасленных текстильных материалов. Эти машины имеют упрощенную конструкцию и технологический цикл обработки материалов и работают с хлорсодержащими растворителями (три- и перхлорэтилен). Продолжительность цикла полной обработки материала (обезжиривание, отжим, пропитка и сушка с проветриванием) составляет 35 - 50 мин.
Преимущество химической чистки (по сравнению со стиркой в водном растворе) состоит в следующем: уменьшаются износ материала, продолжительность обработки, количество обслуживающего персонала, эксплуатационные расходы; кроме того, полностью автоматизирован рабочий цикл машин и отпадает необходимость очистки сточных вод и т.д.
Наконец, некоторые фирмы разрабатывают новые комбинированные методы, которые дают возможность лучше удалять из вторичного текстильного сырья жиры и нерастворимые в воде загрязнения без использования дорогих органических растворителей.
Экспериментальные данные по разволокнению плоских отходов
Регенерированная из тканевого лоскута на аналогичной поточной линии волокнистая масса исследовалась в лабораториях ОАО «ВНИИЛТЕКМАШ» и ИГТА. Штапельный анализ волокнистой массы проводился с использованием лабораторного комплекса приборов швейцарской фирмы Peyer AG, включающего штапелеукладчик, альметр и принтер. Все приборы обеспечивают высокую объективность результатов, так как приготовление штапельков волокна, замер характеристик длины и обработка полученных результатов проводятся в автоматическом режиме по программе фирмы в соответствии с международными стандартами ИСО [85].
Степень разъединения после обработки тканевого лоскута на каждом этапе разволокнения приведена в табл. 2.1. Вклад каждого из переходов разволокнения в общий выход волокна составляет для: - первой секции разволокнения (трепальная секция II- см. рис. 2.1)-10,9 %; - второй секции разволокнения (трепальная секция IV- см. рис. 2.1) - 9,1 %; - чесальной секции (секция VI- см. рис. 2.1)-37,1 %. Общий выход волокна составил 58,9%.
Следует отметить, что на конечной стадии разволокнения после значительного количества расчесывающих органов появляется много пыли, связанной с отделением сорных частиц, заработанных в пряжу, с укорочением волокна и образованием пуха, отделения частиц шлихты или красителя от волокон. В связи с этим возникает необходимость удаления этой пыли с целью улучшения санитарно-гигиенических условий труда и качества выпускаемой продукции.
Результаты штапельного анализа волокнистой массы после каждого этапа разволокнения приведены в табл. 2.2.
Кроме этого определялась степень разволокнения лоскута из образцов ткани различной плотности: №1 - легкой ткани из гребенной пряжи, №2 - ткани средней поверхностной плотности из кардной пряжи, №3 - тяжелой ткани технического назначения из кардной пряжи. Степень разволокнения лоскута из каждого образца показана в табл. 2.3.
Из табл. 2.3 видно, что степень разволокнения тонкой ткани из гребенной пряжи значительно меньше, чем в других вариантах, при этом регенерированные волокна короче, хотя в исходном сырье они длиннее, т.е. волокно повреждается более интенсивно. Происходит это вследствие того, что гребенная пряжа имеет большую крутку, волокна в ней расположены в большей степени параллельно друг другу и оси продукта и связь между ними за счет сил трения значительно больше. Другими словами, при разрыве пряжи имеет место в основном разрыв, а не растаскивание волокон. Поэтому при разволокнении тканевого лоскута из гребенной пряжи необходимо вводить этап предварительного разволокнения с последовательным ослаблением связей между волокнами.
Затем определялись прочностные характеристики регенерированных волокон, которые сравнивались с аналогичными показателями хлопкового волокна. Результаты испытаний приведены в табл. 2.4. они совпадают на 95% для регенерированных волокон и волокон хлопка V сорта. Из табл. 2.4 видно, что регенерированные волокна по прочности почти равномерно распределены от 0 до VI сорта хлопкового волокна, но в большей степени регенерированные волокна соответствуют V и VI сортам. Поэтому для более рационального использования регенерированного волокна необходимо проводить рассортировку полученной волокнистой массы на фракции с последующим вложением каждой фракции в ту рабочую сортировку, которой она соответствует в большей степени.
Поскольку разволокнение лоскута из тонкой гребенной пряжи с тесными связями между волокнами затруднено (особенно это характерно для длинноволокнистого сырья), было сделано предположение, что тепловлажностная обработка паром способствует ослаблению таких связей, поверхность волокон становится более гладкой, сцепление между ними уменьшается. Для проверки этой гипотезы мелко нарезанный (35-65 мм) лоскут из шерстяной камвольной ткани запаривался в лабораторных условиях в запарной камере при температуре 100 С и избыточном давлении 78 кПа в течение 30 мин. После этого образцы отжимались и пропускались через трехцилиндровый лабораторный вытяжной прибор с вытяжкой по зонам 1,2 и 1,5 и разводкой 60 и 40 мм. После деформации (сдвиг нитей основы и утка) образцы подвергались разволокнению на лабораторной установке, состоящей из 5 сблокированных дискретизирую-щих устройств пневмомеханической прядильной машины. Данные для сравнения некоторых технологических параметров лабораторной установки и поточной линии приведены в табл. 2.5.
Как видно из таблицы, технологические условия находятся в сопоставимых пределах. Разволокненная масса собиралась пневматикой, и проводился ее ручной штапельный анализ. Для этого использовался прибор Жукова. Применение механического штапелеукладчика МШУ по ГОСТ 3274.5-72 приводит к тому, что волокна длиной до 16 мм собираются в одну группу, а это может повлиять на результаты расчетов.
Принципы расчета системы аспирации и сороудаления
Рассмотренная ранее (см. п. 2.1) поточная линия для регенерации отходов плоских текстильных материалов [87] не содержит устройства для активного и регулируемого выделения крупных неразработанных структур, твердых частиц и посторонних примесей, секция чесания не в полной мере обеспечивает парал-лелизацию волокон, нет устройства для съема прочеса с сохранением его структуры, отсутствует система аспирации пыльного воздуха. Поэтому нами была предложена конструкция модернизированной поточной линии, снабженной системой аспирации, устройством для съема прочеса, системой удаления отходов [122]. Это позволяет повысить эффективность процесса разволокнения текстильных отходов за счет активного и регулируемого выделения крупных неразработанных структур, твердых частиц и посторонних примесей, более интенсивного чесания регенерированных волокон, а также улучшить санитарно гигиенические условия в рабочей зоне за счет сбора и удаления пыльного воздуха.
В качестве аналога были использованы известные конструкции. Например, в щипальных машинах под разрыхляющим барабаном установлен нож, отделяющий крупные неразработанные куски лоскута и сбрасывающий их вниз на транспортер [3, 6, 7, 8, 123] или в пневмосистему [13] для отвода их к питающим органам машины на повторную обработку. Известно также устройство для разрыхления и очистки хлопковых волокон, которое содержит три зубчатых барабана. Под первым и третьим из них и над вторым барабаном размещены зубчатые сегменты для расчесывания волокон, сороотбойные ножи для отделения крупных частиц и отсасывающие соросборники [124 - 126]. Тот же принцип заложен и в работу чесальной машины [127], имеющей приемный барабан, под которым расположены расчесывающие сегменты, отбойные ножи и регулировочные пластины (дефлекторы), с помощью которых регулируется количество выделяемых сорных примесей. С приемного барабана волокна снимаются перфорированным барабаном, покрытым пильчатой гарнитурой, который сверху закрыт перфорированной крышкой, обеспечивающей подсос воздуха в него. Внутри барабана установлена перегородка, ограничивающая зону подсоса воздуха. Однако при высокой степени очистки волокнистого материала эти машины не приспособлены для переработки и разволокнения плоских текстильных отходов.
На рис. 5.1 показана предлагаемая модернизированная поточная линия по разволокнению плоских текстильных отходов, которая работает следующим образом. Плоский текстильный материал укладывается на транспортер / резальной машины и поступает в выравнивающий прибор 2, который выравнивает за счет вытяжки слой лоскута и подает его в зажатом состоянии под действие неподвижного 3 и вращающихся 4 ножей (см. рис. 5.1, а). После разрезания на резальной машине лоскут по транспортеру 5 поступает к обрезиненному валику 6, который прижимает лоскут к подвижной поверхности транспортера 5 и к концентрической поверхности торцевой части перемещающегося возвратно поступательно питающего столика 9, обеспечивая тем самым вытяжку, выравнивание продукта (лоскута) и дополнительный тормозной момент второму по ходу вращающемуся валику 7. Затем плоский текстильный материал с нанесенными проколами и надрезами подается под валик 8 с посекционной винтовой нарезкой в разных направлениях, обеспечивающей деформацию и изменение профиля надрезов с ослаблением лоскута по конечным частям надрезов за счет расклинивающих напряжений. Последующее разъединение плоского текстильного материала происходит последовательно в двух трепальных секциях, где он подвергается вторичному, более жесткому трехмерному воздействию быстров-ращающихся пильчатых барабанов 12, имеющих колебательное движение относительно своей продольной оси, что существенно улучшает условия регенерации. Крупные неразработанные фрагменты текстильного материала отсекаются сороотбойным ножом 16 и выпадают на ленточный транспортер 10, по которому возвращаются на повторную обработку. Размер и количество выпавших отходов регулируются разводкой между ножом 16 и барабаном 12, а также положением пластины-дефлектора 15. На конденсорах 13, из которых воздух отсасывается вентиляторами 14, из материала образуется слой, который поступает в зону зажима съемных цилиндров 17. Затем по питающему столику 18 валиком 19, обтянутым пильчатой гарнитурой, он подается во вторую трепальную секцию такой же конструкции, что и первая, а после нее для окончательной обработки в чесальную секцию с расчесывающими барабанами 20... 25.
В чесальной секции происходит окончательная разработка волокнистых комплексов на отдельные волокна, их распрямление и параллелизация, а также выделение из них пуха, сора и пыли. Этот процесс интенсифицируется применением узлов очистки (см. рис. 5.1, б), состоящих из неподвижного чешущего сегмента 26, работающего подобно неподвижной шляпке чесальной машины и отделяющего от волокон пух и пыль, сороотбойного ножа 27, отсекающего часть пограничного с расчесывающим барабаном воздушного потока, несущего пух и пыль, цилиндрического воздухоприемника 28 с продольной щелью, который всасывает отходы, направляемые в него сороотбойным ножом, и дефлектора 29, положение которого определяет проходное сечение пограничного машинного потока, а следовательно, и его скорость, степень турбулентности перед сороотбойным ножом и воздухоприемником, что позволяет регулировать степень выделения пуха и пыли.
Движение волокнистого потока в спиральной камере
Затраты энергии зависят также и от формы течения в спиральной камере вентилятора и в полостях между диском и неподвижной стенкой корпуса вентилятора. Жидкость, примыкающая к поверхности рабочего колеса, вращается его угловой скоростью со, жидкость, примыкающая к неподвижной поверхности, почти полностью тормозится. При этом образуются сильно развитые макровихри, требующие больших затрат энергии, которые возрастают с увеличением расстояния между колесом и корпусом. Эти явления также учитывает коэффициент /?.
Для уменьшения потерь от дискового трения целесообразно использовать быстроходные вентиляторы с небольшими габаритами. При перемещении двухфазных сред возникает дополнительное трение волокна о поверхности диска и корпуса вентилятора, обуславливающее дополнительные потери. Дополнительные потери давления Арм можно определять следующим образом [133]: 4 р (. w. л 1 1+Д??ад2 &Рм=кр w J (6.37) где Ар - потери давления при перемещении чистого воздуха, wM и w - соответственно относительные скорости материала и воздуха, направленные по касательной к поверхности лопасти, F - площадь поверхности трения, Cxi- коэффициент лобового сопротивления клочка волокон, S( - площадь миделева сечения клочка волокон, Я - коэффициент трения воздуха о поверхность диска, р - плотность воздуха. 197 В инженерных расчетах принимают где К - опытный коэффициент, зависящий от вида материалов и его концентрации в потоке /и. Тогда АРМ = АР{\ + ад = $$- (і + ад. (6.39)
Использование эжекторной подачи материала через стандартный центробежный вентилятор позволяет сохранить к.п.д. на уровне вентилятора пылевого типа и выше, чем у прямоточного вентилятора-сепаратора ВСП-3 (см. рис. 1.23), полный к.п.д. которого 26 %.
Коэффициент полезного действия эжекторной установки во многом определяется геометрией всасывающей и нагнетательной частей. Патрубки 5, 6, через которые подается материал к камере смешивания, т.е. к спиральной камере вентилятора (см. рис. 6.4), должны подсоединяться к ней в зонах с наименьшим статическим и максимальным динамическим давлением, т.е. на выходе межлопаточных каналов в последней четверти спиральной камеры. Чем больше турбулентность и скорость потока в этой зоне, тем меньше будет статическое давление. В зоне подсоединения эжекторных насадок за счет высокой скорости потока и турбулентности в спиральной камере образуется разрежение (вакуум). Для стабилизации давления в эжекторных аппаратах после камеры смешивания устанавливают плавно расширяющийся диффузор с максимальным к.п.д. [146 -149]. Расширяющийся выход спиральной камеры играет роль этого диффузора. Большое значение имеет угол а подсоединения патрубков. К.п.д. будет минимальным при угле а = 90 и максимальным при а = 0. В данном случае потери энергии возникают при преодолении местного сопротивления патрубков, смешивании двух потоков и при входе смешанного потока в приемный патрубок последующей сети [150].
При смешивании потоков в эжекторной установке уравнение количества движения можно записать в следующее виде: Gjv, +G2v2 cos (2-G3V3 =0, (6.40) где Gyt - массовый расход и скорость воздуха в осевом всасывающем канале вентилятора; G2v2 - массовый расход и скорость воздуха в эжекторной насадке; а - угол подсоединения эжекторной насадки; G3v3 - массовый расход и скорость воздуха на выходе вентилятора в напорной части сети.
Скорость всасывания в эжекторной насадке можно выразить в долях скорости на выходе спиральной камеры: v2cosa - mv3, (6.41) где т - безразмерный коэффициент. Тогда из уравнения количества движения 4=7 ,- . (6.42) с Если учесть, что G3-G1 + G2, а — = к, получим G\ Ч=(\ + к-ткУ,, (6.43) v, cos or где т = — . V3
Потери давления в спиральной камере в месте подсоединения эжекторной насадки, учитывая pi = 0, можно определить как pv2 ( ov2\ Ар=Р1-Р2= - рг- - , (6.44) где Pi И Р2- соответственно полное давление в осевом всасывающем канале и в эжекторных насадках;pi и р2 - статическое давление там же; р} и р2- плотность потока в осевом канале (чистый воздух) и плотность потока в эжекторных насадках (волокнисто-воздушная смесь). Тогда энергию А (работу потока) в спиральной камере в месте подсоединения эжекторной насадки можно записать как V Потери энергии при смешивании потоков в спиральной камере при условии постоянства давления будут: где Qi, Q2, Q3,- соответственно объемный расход воздуха в осевом всасывающем канале, в эжекторных насадках и на выходе вентилятора; р\, р2, Рз - соответственно плотность воздуха и волокнисто-воздушной смеси в осевом всасывающем канале, в эжекторных насадках и на выходе вентилятора, кг/м3. Потери давления в расширяющейся части спиральной камеры, играющей роль диффузора, будут: (6.47) Уз ь 2 2 где - коэффициент местного сопротивления пирамидального диффузора, согласно [133, табл. III] = 0,16.
