荷电液滴撞击织物铺展渗透的研究及在喷雾染整中的应用

摘要

纺织染整行业在我国的国民经济中占据着重要地位，而纺织工业中染整工艺存在着生产流程长、能耗高、耗水量大、工艺复杂、整理助剂浪费以及环境污染等问题。静电喷雾技术结合气液双流体喷雾和静电雾化的优点，可以提高纺织品染整效率、优化工艺、实现低带液量，为纺织染整工艺实现节能减排、绿色生产的改造提供了新思路。本文在纺织工业协会科技项目(No.2011051)的资助下，探索了静电喷雾染整新技术。通过对不同特性的液滴撞击多孔织物表面后运动规律的可视化实验研究，揭示了静电喷雾染整过程中荷电液滴与纺织多孔介质作用的机理。研究内容涉及荷电多相流与纺织学科的交叉，为发展和推广静电喷雾染整工艺及系统奠定了基础。 1、在了解纺织染整工艺要求的基础上，针对液滴在织物表面铺展运动、沉积渗透的特征进行了可视化研究。利用显微高速摄像技术，同时结合图像处理技术研究了液滴撞击平板或多孔织物表面后液滴铺展、渗透的运动规律;通过对实验数据的处理分析，获得了液滴表面张力、荷电电压、初始速度以及表面活性剂浓度等参数对液滴铺展因子随时间变化的影响规律;总结了影响液滴铺展速率、液滴回缩以及向织物内渗透的因素。实验结果表明: (1)铺展初始阶段，液滴的表面张力和粘性力共同制约着液滴在固体表面的铺展，达到最大铺展直径后，表面张力对液滴的回缩起到决定性作用; (2)液滴的最大铺展因子和铺展速率都随着液滴撞击初始速度或者表面活性剂浓度的增大而增大; (3)随着荷电电压的增大，液滴最大铺展因子总体呈增大趋势。撞击初始速度增大后，液滴在织物表面的最大铺展因子会在液滴荷电电压为4kv时达到最大值，并且当速度增大到一定值时，荷电液滴会产生破碎; (4)由于织物毛细力作用，液滴在织物表面的铺展过程变得不稳定，这种不稳定现象随着撞击速度、荷电电压的增加表现的更加突出。同时毛细力阻碍了液滴的铺展，削弱了液滴的回缩; (5)表面活性剂削弱了液滴的回缩，同时增强了液滴的渗透过程，使得织物吸收液滴的时间缩短; (6)液滴的表面张力和粘性力共同制约着液滴向织物内部渗透，表面张力或粘性力越大，织物吸收液滴越困难。 2、基于液滴在织物表面迅速、充分的铺展和渗透，可以提高染整工艺的效率，降低染整织物带液量的背景，结合静电喷雾染整单元机的研发，研究了液滴特征（液滴初始速度和荷电）对织物单向导湿功能整理效果的影响规律。实验结果表明:增大液滴撞击织物的速度或者使液滴荷电均促进了液滴的铺展和渗透，增强织物单向导湿功能整理的效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 染整行业的现状及发展趋势

1．2．1 染整技术

1．2．2 我国染整行业现状

1．2．3 染整行业发展的趋势

1．3 静电喷雾技术以及液滴撞壁理论的研究现状

1．3．1 静电喷雾技术的研究现状

1．3．2 液滴撞壁理论的研究现状

1．4 本文的研究目的及主要研究内容

第二章 理论基础

2．1 静电雾化的基础理论

2．1．1 液滴荷电后表面张力的变化机理

2．1．2 液滴多样的荷电方式

2．1．3 雾滴荷电电量的测量及评定参数

2．2 织物湿传导理论基础

2．2．1 湿传导流动理论

2．2．2 液滴撞击织物表面的运动

2．3 本章小结

第三章 液滴撞击固体表面铺展特性的实验研究

3．1 实验装置及方法

3．2 实验结果及分析

3．2．1 液滴初始速度的影响

3．2．2 液滴荷电电压的影响

3．2．3 表面活性剂SDS浓度的影响

3．2．4 不同物性液滴撞击多孔织物

3．3 本章小结

第四章 液滴特性对静电喷雾染整效果的影响

4．1 水平式多喷枪静电喷雾染整系统的组成

4．1．1 供液系统

4．1．2 供气系统

4．1．3 电晕荷电装置

4．1．4 负压吸雾装置

4．2 液滴特性对织物单向导湿整理效果的影响

4．2．1 实验装置

4．2．2 实验方法

4．2．3 实验结论

4．3 本章小结

第五章 全文总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研情况