丝状物料在线生产过程中加湿的仿真分析

摘要

本课题丝状物料以腈纶短丝为例，在生产过程中采用喷雾的方式来对其加湿。目前，国内外石化厂生产出的腈纶短丝回潮率较低，与国内所要求的腈纶丝公定回潮率还有一定的差距。国内外研究在生产过程中对腈纶丝加湿来提高回潮率并不多见，采用喷雾方式能提高水雾颗粒与腈纶丝的接触面积，从而提高腈纶丝的回潮率。腈纶丝的回潮率的提高，不仅对于改善丝线的摩擦、拉毛以及静电等具有关键性的作用，同时也能提高最终的重量。由于水雾加湿装置在实际的使用过程中具有其独特的优越性，且在国内应用的不是很广泛，因此利用喷雾装置给腈纶丝加湿具有广阔的市场空间和前景。
　　本课题分析了水的雾化机理，水雾颗粒的附着机理和聚并机理。然后根据多相流所提供的模型选择出了适合本课题的模型，先选用Mixture模型模拟出未加湿前的腈纶丝在管道内部的分布情况，再利用喷雾模型模拟出不同条件下的水雾在管道内部的分布情况。
　　通过FLUENT软件对管道内部的流场进行仿真研究。得出不同的喷雾粒径、温度、速度等情况下的水雾浓度在管道内部的分布情况。通过数值模拟可知，腈纶丝在管道内部的分布比较均匀，而水雾浓度的分布情况会与水雾颗粒粒径、水温、喷雾速度等因素有关，这样就会造成加湿不均匀，影响加湿的效果。通过对比，选着水雾分布比较均匀的加湿条件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的相关背景

1．2 常用的加湿方式

1．3 课题研究的目的及主要工作

第2章 雾化机理的理论分析

2．1 雾化机理研究的概述

2．2 液体雾化破碎机理

2．2．1 液滴破碎机理

2．2．2 液柱破碎机理

2．2．3 膜状破碎机理

2．3 压力喷嘴的工作原理

2．4 雾化性能主要参数

2．4．1 雾滴粒度

2．4．2 雾滴粒径分布

2．4．3 雾化锥角

2．5 压力及孔径对雾化特性参数的影响

2．5．1 喷嘴流量与压力及孔径之间的关系

2．5．2 雾化锥角与压力及孔径之间的关系

2．5．3 雾滴平均直径与压力及孔径之间的关系

第3章 水雾颗粒的附着和聚合分析

3．1 颗粒与腈纶丝的碰撞及附着作用

3．1．1 颗粒与腈纶丝的碰撞与反弹

3．1．2 颗粒在腈纶丝上的附着

3．2 水雾颗粒之间的碰撞聚合

3．2．1 水雾颗粒碰撞——聚合模型

3．2．2 水雾颗粒之间的碰撞聚合

3．3 腈纶丝回潮率的测定方法

3．3．1 直接测定法

3．3．2 间接测定法

第4章 多相流模型

4．1 多相流的定义及分类

4．2 FLUENT中的多相流模型

4．3 多相流模型的选择

第5章 数值仿真模型及仿真分析

5．1 FLUENT软件简介

5．1．1 FLUENT软件结构

5．1．2 FLUENT可求解的问题

5．1．3 FLUENT的求解步骤

5．1．4 FLUENT的特点

5．2 数值模拟的模型选择及耦合计算

5．2．1 湍流模型

5．2．2 颗粒的轨道模型

5．2．3 射流源模型

5．2．4 碰撞凝聚模型

5．2．5 破碎模型

5．2．6 耦合计算

5．3 数值模拟模型

5．3．1 几何模型的建立

5．3．2 网格的划分和检查

5．4 数值模拟结果及分析

5．4．1 数值模拟结果

5．4．2 数值模拟结果分析

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢