印染热定型织物干燥机理建模及实验研究

发布时间：2020-06-15 15:36

【摘要】：印染热定型是纺织品生产环节中一道重要的工序,热定型工序主要针对印染前处理后出现的经向伸长,纬向收缩,纬纱歪斜的问题。热定型工艺利用高温高速气流对织物进行烘干熨烫,使织物获得稳定的尺寸,消除表面的褶皱。印染热定型工艺机理与多孔介质干燥过程类似,受多种因素共同作用,包括外部环境(气流温度,气流速度,相对湿度等),材料属性(孔隙率,密度,导热系数,比热容等)。外部环境由热定型机风道结构参数(风道整体尺寸,挡板结构,喷嘴布局)及工艺参数控制。本文通过数值计算的方法对多孔织物干燥过程中的影响因素进行展开了研究,以单喷嘴条件下的多孔纯棉织物干燥过程为计算对象,说明不均匀热流边界条件下的工艺参数对多孔织物气流干燥的影响。并通过实验验证了物理模型及数值结果的可靠性,本文研究的主要内容与结论如下:1)介绍了多孔介质的一般性干燥过程及特点。并基于多孔织物的结构特点和扩散干燥理论建立了多孔织物气流干燥的数学模型。2)应用上述模型计算了单喷嘴纯棉织物的干燥过程,控制变量包含温度及水的摩尔浓度。计算得到的干燥温度具有预加热阶段,恒速干燥段,降速干燥段所对应的特点,符合一般多孔介质气流干燥的干燥特点。计算了不同干燥工艺参数(气流速度,气流温度,喷嘴与织物间的间距,初始含水率)对干燥过程的影响,并分析了不同参数对干燥过程的影响机理及特点。提高温度及速度均能提高加快蒸发速率,但方式不同,提升气流速度通过改变对流换热系数提高蒸发速率;提升气流温度通过改变织物与环境的水蒸气浓度差来提高蒸发速率。织物与喷嘴间的间距通过影响对流换热系数的分布影响织物干燥过程。含水率越高,对应的织物表面湿度越高,因此蒸发速率越高。但蒸发所需时间仍由含水率决定,初始含水率越高,织物干燥所需时间越长。3)通过实验对干燥过程中的织物温度分布及温度随时间的变化情况进行测量,分析了单喷嘴条件下的织物干燥特点。验证了数值模拟结果的可靠性,并分析了实验结果与计算结果差异产生的原因。4)对印染定型机风道中的喷嘴挡板结构及喷嘴的布局进行数值仿真计算并分析,计算结果说明半包围挡板较全包围挡板能够获得干燥效果较好的气流方向角,喷嘴挡板形状对喷嘴出口间流量均匀性及速度方向角均匀性无明显影响。错排喷嘴结构通过与风道侧壁面的相互作用,进而影响风道喷嘴出口气流速度方向角,流量分布。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS195.41
【图文】：

示意图,示意图,风道,热定型机

图 1.1 Santashrink super junmbo 示意图[43]1.4.2 国内研究现状徐军[45]-[46]等对三种不同喷嘴形状（圆形、方形及条缝形）的风道流场进行了数值模拟，并对不同喷嘴形状的应用场景进行了分析。吴成成[47]研究了风道挡板高度（2.5mm-15mm）对风道出口气流方向角及流量特性的影响规律，结果发现挡板高度为 7.5mm 时，喷嘴出口断面速度角最接近 90°。代建武[48]等提出了干燥机气流分配室的 3 种优化改进方案，并对其内部流场进行了模拟，研究结果表明，平板扰流模型。宋树权等[49]对热定型风道内流场进行了三维数值模拟，研究了均风网开孔率对热定型腔内流场及温度场分布的影响，结果表明当热定型机内风道喷嘴的开孔率为 5%时，腔内温度均匀性较好。刘佳[50]利用 FLUNET研究了定型机结构对气流均匀性的影响，优化了风道内的导流板结构及其布置，风道锥角。香港的 Wan[51]对纺织品在热定型机内的干燥过程进行了分析，分析了条形结构喷嘴对同一种类织物干燥规律的影响，并提出了针对条形喷嘴的结构优化方案。

流程图,研究思路,流程图

浙江理工大学硕士学位论文印染热定型织物干燥机理建模及实验研究1）对织物干燥过程进行建模，并利用 FLUENT/COMSOL 耦合计算单喷嘴条件下不同干燥工艺参数下织物干燥过程，分析工艺参数对干燥过程的影响机理。2）通过实验验证数学模型的可靠性，并分析导致计算结果与实验结果存在差异的因素。3）通过对不同喷嘴挡板结构的风道数值模拟，分析说明结构参数对喷嘴出口气流特性的影响。根据上述的研究内容对织物定型工艺优化提供理论参考。本文研究思路流程如图 1.2 所示。

【相似文献】