荷电双流体喷雾系统的设计及在染整中的应用研究

摘要

传统染整工艺复杂，带液量较大，具有耗能高、耗水量大、污染严重等缺点，在能源危机和环境污染日益严重的今天，探索新型的染整技术对于节约能源和保护环境具有重要意义。静电喷雾染整技术结合了气液双流体喷雾和静电雾化的优点，能够实现染整带液量小，整理液可回收利用，节能降耗目的。本文在中国纺织工业协会科技项目(No.2011051)的资助下，创新性地将静电喷雾技术应用于染整工艺，设计了双流体静电喷雾染整系统并通过实验对织物单向导湿效果、静电喷雾两相流场特性及雾滴沉积均匀性等进行了系统研究。内容涉及荷电多相流与纺织学科交叉，为发展静电喷雾染整系统及工艺技术奠定了研究基础，主要工作如下:
　　 1、设计了双流体喷枪荷电感应装置及静电喷雾染整实验台，分析了采用静电喷雾技术进行织物单向导湿功能性整理的可行性，研究表明:静电喷雾技术可以较好地实现织物单向导湿功能，并发现静电喷雾两相流场特性对织物单向导湿效果及染整均匀性均具有重要影响，且在实际应用中需采用喷雾阵列以满足一定幅宽织物染整的工艺要求。
　　 2、通过PIV技术对单喷枪及双喷枪雾化射流相互作用流场进行了测量，系统地研究了喷枪液体流量、扇形压力、雾化压力、充电电压及电极环气幕等因素对两相流场的影响及作用规律。采用粒度分析仪测量并分析了荷电与非荷电工况下不同位置雾滴粒径的分布情况。
　　 3、设计并建立了多喷枪静电喷雾染整实验系统。对影响染整均匀性的喷枪阵列形式进行了实验研究，分析了两喷枪之间的横向距离、纵向距离以及喷枪距离染整面的垂直距离对雾滴沉积均匀性的影响，并根据评价标准确定了多喷枪阵列的最优组合方式。研究表明:对雾滴沉积均匀性的影响程度分别为高度H、横向距离L1、纵向距离L2，获得了实验条件下最优组合参数为H=45cm、L1=60cm、L2=0cm。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 染整技术的发展现状

1．2．1 染整技术

1．2．2 我国染整行业的能量损失概况

1．2．3 织物功能性整理加工工艺

1．3 雾化技术研究现状

1．3．1 雾化方法及应用

1．3．2 静电喷雾技术国内外研究现状

1．4 本文的研究目的及主要研究内容

第二章 静电喷雾及织物湿传导理论

2．1 静电喷雾基础理论

2．1．1 圆射流的破碎

2．1．2 静电喷雾中液滴的充电方式

2．1．3 带电液滴的雾化

2．1．4 雾滴充电效果评定参数

2．1．5 雾化性能评定参数

2．1．6 荷电两相流场中雾滴的受力及输运

2．2 织物湿传导基础理论

2．2．1 湿传导的通道及流动理论

2．2．2 液滴在织物上的运动

2．3 本章小结

第三章 静电喷雾染整效果的实验研究

3．1 单向导湿功能

3．2 静电喷雾染整实验台的设计

3．2．1 雾化器的选择

3．2．2 荷电感应装置的设计

3．2．3 静电喷雾染整实验台设计

3．3 单向导湿实验设备及方法

3．3．1 实验设备

3．3．2 实验方法

3．4 实验结果及分析

3．4．1 织物单向导湿效果与整理液用量的关系

3．4．2 织物单向导湿效果与高压静电的关系

3．4．3 织物背面增设地极对单向导湿效果的影响

3．4．4 织物单向导湿效果与液滴粒径之间的关系

3．5 本章小结

第四章 双流体喷枪静电喷雾特性的实验研究

4．1 荷电喷枪两相流场及阵列喷枪雾化射流相互作用流场的测量

4．1．1 流场测量实验装置及方法

4．1．2 PIV测速系统组成及测量原理

4．1．3 实验结果及分析

4．2 阵列喷枪喷雾粒径测量

4．2．1 喷雾激光粒度仪

4．2．2 粒径测量实验方法

4．2．3 实验结果及分析

4．3 本章小结

第五章 多喷枪静电喷雾染整系统的设计及雾滴沉积均匀性研究

5．1 多喷枪静电喷雾染整系统的设计

5．1．1 供液泵的选择

5．1．2 管路设计

5．2 大空间喷枪不同阵列形式布置时雾滴沉积均匀性实验

5．2．1 分析方法

5．2．2 实验装置及测量方法

5．2．3 实验结果及分析

5．3 本章小结

第六章 结论和进一步研究展望

6．1 全文工作总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研情况