喷气旋转气流(涡流)的特性
1)旋转气流的流动特性
喷气纺纱中,喷射气流在纱道内旋转流动,其实质为气流涡流流动。根据涡流理论,当纱道内无纱条时,其径向压力和速度分布如图4—14所示。
旋转气流的中心压力低于外层压力,形成负压,加上旋转气流的轴向分速度作用,吸嘴具有一定吸力,使前罗拉输出的纤维能顺利吸人加捻器吸口中。纱道内涡流场的速度分布由切向速度、轴向速度和径向速度组成,如图4—15所示。
因纱道直径较小,涡流流动实际上类似于涡核中心的速度分布,似固体涡流旋转区。由于气流粘性以及与管壁的摩擦,近纱道壁处有极薄的附面层且随气流轴向流动逐渐增厚,涡流旋转沿轴向也有衰减。
2)纱条在纱道中运动及纱条气圈形成
须条从吸口进入纱道内,在高速旋转的涡流场作用下,受气流推动旋转而加捻。由于纱条密度ρy远大于空气密度,在离心力作用下,纱条向外侧运动,到达离心力(向外)与涡流场压差(向内)的平衡位置(即靠近管壁)时,纱条旋转方向与气流旋转方向相同(公转)而加捻,如图4—16所示。
纱条回转时,两边的径向气流速度不相等。由于受力不同,纱条产生转动力矩,因此,纱条除公转外还有自转。由于自转力矩小,纱条加捻主要靠公转。
旋转时,纱条在喷嘴两边形成多节小气圈旋转运动。小气圈的运动随纺纱张力、气流作用力和纱条离心力的大小和变化而不同。喷气纱的捻度实质上依靠纱条气圈回转运动而获得。前后小气圈不能相互干扰(开纤管作用),它们的稳定性直接影响喷气纱的结构和性能。
3)气圈转速与纱条质量的关系
实验证明气圈转速随气压增加而加快,如图4—17所示(测试条件:纺13.1tex、65/35T/C纱,纺纱速度140m/min,喂入比0.98)。
图中可以看出:气压为24.
如上所述,第一喷嘴与第二喷嘴形成的气圈不能相互干扰且要合理匹配。第一喷嘴的气圈转速会影响第一喷嘴与前罗拉钳口之间的纱条张力及波动,决定头端自由边纤维的产生数量,即包缠纤维的多少。第二喷嘴的气圈转速决定加捻包缠效果,与成纱强度和纱线质量有密切关系,如图4—18所示。从图中可见,成纱强度随气圈转速增加而提高,达到某值后,强度反而有所下降。因此必须合理选择和匹配两者的关系,提高成纱质量的同时,降低能耗和气耗。