1 比流量的概念
筒子纱染色技术中有一个非常重要的技术参数———比流量,它表征在单位时间内穿过每千克纱线的染液量,其单位是L/(kg·min)。染色工艺过程就是在设定的时间内,使染料均匀上染并固着在纱线纤维上。按照染色原理,被染物(这里指纱线)与染料必须不断接触,才能完成上染的三个基本过程:吸附、扩散和固着。在这个过程中,除了以温度来控制上染速率外,主要是通过染液循环以保证整个被染物(纱线)的温度均匀性,以及与染料交换频率均等。因此,比流量在筒子纱染色中起着非常重要的作用,设备主泵流量选取的主要依据就是比流量。传统观念认为,选择较大的比流量有利于提高纱线的匀染性,但对某些纱会产生毛羽现象;另外,单个筒子纱的内、中、外色差,以及层与层之间的色差与比流量过低有关。
实践证明,上述观念有一定的片面性,它仅仅考虑了被染物与染液的交换频率、循环频率,即染液流量的关系,而忽略了流量与系统(包括纱线的穿透)阻力的关系。正是由于这种影响的存在,实际的流量并非是最初设置的流量,而是泄漏或克服阻力损失后剩余的那部分流量。如果在这种流量条件下要将纱线染好,那末,将泄漏(通过结构的改进)降低到最低限度,并通过提高主泵扬程来克服阻力损失,比流量设置多少才合适呢?以下就该问题加以讨论。
2 比流量的确定
在比流量确定之前,我们有必要先对整个染液循环系统做一个简单分析。
在染液实际循环系统中,由于设备装置结构的限制,不可避免地会产生沿程和局部阻力损失,而这些损失需要消耗一定能量;同时,系统中还存在一个非常大的阻力损失,即穿透筒子纱层的阻力损失。这些阻力损失统称为压力降损失,它们都是由对流体(即染液)产生强制循环的动力源———主循环泵扬程来提供的。根据流体力学原理可知,系统中压力降与流体流速的平方成正比,即与流量的平方成正比(流量=过流面积×流速)。如果实际生产中能够实现较大的比流量,单从染色方面考虑,对匀染性是有利的,但对密度较大的纱层(如经轴纱的密度一般在0.40~0.45g/cm3),或者吸水后溶胀较大的纱线(如粘胶),则会因为阻力增大而产生很大的压力降。这种压力降必然会使主循环泵特性曲线的工作点向较高扬程方向移动,流量也随之下降,主泵有可能并未在特性曲线上的经济效率范围内工作(通常认为主泵在比最高效率不低于7%范围内工作是经济的)。出现这种情况,不仅效率低,而且流量和扬程有可能不稳定。
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