1 比流量的概念
筒子紗染色技術中有一個非常重要的技術參數———比流量,它表征在單位時間內穿過每千克紗線的染液量,其單位是L/(kg·min)。染色工藝過程就是在設定的時間內,使染料均勻上染并固著在紗線纖維上。按照染色原理,被染物(這里指紗線)與染料必須不斷接觸,才能完成上染的三個基本過程:吸附、擴散和固著。在這個過程中,除了以溫度來控制上染速率外,主要是通過染液循環以保證整個被染物(紗線)的溫度均勻性,以及與染料交換頻率均等。因此,比流量在筒子紗染色中起著非常重要的作用,設備主泵流量選取的主要依據就是比流量。傳統觀念認為,選擇較大的比流量有利于提高紗線的勻染性,但對某些紗會產生毛羽現象;另外,單個筒子紗的內、中、外色差,以及層與層之間的色差與比流量過低有關。
實踐證明,上述觀念有一定的片面性,它僅僅考慮了被染物與染液的交換頻率、循環頻率,即染液流量的關系,而忽略了流量與系統(包括紗線的穿透)阻力的關系。正是由于這種影響的存在,實際的流量并非是最初設置的流量,而是泄漏或克服阻力損失后剩余的那部分流量。如果在這種流量條件下要將紗線染好,那末,將泄漏(通過結構的改進)降低到最低限度,并通過提高主泵揚程來克服阻力損失,比流量設置多少才合適呢?以下就該問題加以討論。
2 比流量的確定
在比流量確定之前,我們有必要先對整個染液循環系統做一個簡單分析。
在染液實際循環系統中,由于設備裝置結構的限制,不可避免地會產生沿程和局部阻力損失,而這些損失需要消耗一定能量;同時,系統中還存在一個非常大的阻力損失,即穿透筒子紗層的阻力損失。這些阻力損失統稱為壓力降損失,它們都是由對流體(即染液)產生強制循環的動力源———主循環泵揚程來提供的。根據流體力學原理可知,系統中壓力降與流體流速的平方成正比,即與流量的平方成正比(流量=過流面積×流速)。如果實際生產中能夠實現較大的比流量,單從染色方面考慮,對勻染性是有利的,但對密度較大的紗層(如經軸紗的密度一般在0.40~0.45g/cm3),或者吸水后溶脹較大的紗線(如粘膠),則會因為阻力增大而產生很大的壓力降。這種壓力降必然會使主循環泵特性曲線的工作點向較高揚程方向移動,流量也隨之下降,主泵有可能并未在特性曲線上的經濟效率范圍內工作(通常認為主泵在比最高效率不低于7%范圍內工作是經濟的)。出現這種情況,不僅效率低,而且流量和揚程有可能不穩定。
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