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渦流紡紗器由紡紗堵頭11、渦流管18及渦流管上面的纖維輸送孔7和進風孔8等組成(見圖5—1)。渦流管內氣流的流動如圖5—5所示

由于渦流管內的氣流是從幾個方面進入(進風孔、纖維輸送孔、引紗管)的，流動比較復雜，應將氣流分成幾股加以分析：

1)空氣從切向進風孔進入渦流管，由于進氣孔面積小、渦流管內徑大，氣流進入管內就要擴散、膨脹，分成向下擴散氣流V1、切向分速度V1′、旋轉角速度ω1、垂直向下軸向分速度V1″，這股向下的氣流被風機直接吸走，是無效氣流；向上擴散氣流V2、切向分速度V2′、旋轉角速度ω2、垂直向上軸向分速度V2″，它可托持從纖維輸送孔送下的纖維。

2)從纖維輸送孔進入的氣流V3，因輸送孔向下的偏角，氣流切向速度V3′形成渦流，角速度ω3及垂直向下的軸向分速度V3″，這股氣流帶著纖維沿紡紗堵頭與管壁間的通道下滑。ω3與ω2旋轉方向相同，V3″向下輸送纖維，V2″向上托持纖維，作用相反。V2和V3這兩股旋轉渦流在紡紗堵頭的下方相遇時，軸向產生的力達到平衡，此處形成一個近似平面的渦流場，纖維在到達平衡渦流場處被托住。在切向分速度V2′、V3′及離心力的作用下，纖維紗尾沿管壁繞渦流中心回轉而形成圓錐形紗尾環(huán)，對紗條進行一邊加捻、一邊纖

維添加、一邊引紗出引紗孔。

3)從引紗孔進人的氣流向下，可使生頭紗進入渦流管，與上述兩股氣流在紡紗堵頭的下方平衡。

4)由于渦流管內的壓力差(中心壓力低，負壓)和管的一端抽風的作用，三股氣流逐漸向渦流中心旋轉，沿中心線向下被風機吸走。

2.渦流管內的速度和壓力的測定

管內的速度和壓力分布可通過實測求得，理想的方法是用激光、高速攝影等，也可用微型畢托管測其靜壓和動壓，用氣流動壓來換算氣流切向速度。

式中：h為毫米水柱高度。

圖5—6為渦流管內微型畢托管測定的部位。A、B、C、D、E、F六點均在紡紗位置附近并接近管壁處。測得數(shù)據(jù)及計算結果列于表5—1中。

從表5—

1可以看出：

(1)渦流在管內向上擴散運動，從月點至D點的速度逐漸減弱。

(2)從月點過渡到C點部位為紡紗有效渦流速度，從140m/s到131m/s。

(3)纖維從正點進入管內引到紡紗部位前，正點至D點是加速運動，有利于纖維伸直。

(4)F點的氣壓最低，使生頭紗由引紗孔迅速吸入。

根據(jù)測定結果，計算出氣流在紡紗部位的最大切向速度：

渦流管內徑為16mm，則氣流回轉速度

可見，渦流管內的氣流回轉速度是很高的。

3.進風孔的氣流壓力、速度與渦流場的關系

圖5—7所示為渦流管內進風孔的氣流流動。

氣流在進風孔內的流動視為管道流動，用柏努利方程求得：

式中：Pa為進風口外部大氣壓力；P1為渦流管內渦流邊界處壓力(在B處的壓力)；P0為渦流管中心壓力；ρ為空氣密度；V1為渦流邊界氣流速度。

公式說明中心氣壓比大氣壓低。

4.抽氣風機負壓估算

渦流管內的負壓值是由抽氣風機產生的，風機的負壓值：

式中：η為風機效率；ξ為阻力損失系數(shù)。

式中：D為渦流管內徑；ny為紗條回轉速度(由加捻和引紗速度決定)；ηr為渦流加捻效率。

根據(jù)紡紗要求，確定D、ny，ηr，可估算選擇所需的風機負壓。