超临界流体染色装置研究与染色器内部流场模拟

摘要

超临界流体染色(Supercritical Fluid Dyeing，SFD)技术是利用超临界二氧化碳代替水作为染色介质进行染色的无水染色新技术，有效地消除了传统水染工艺对水资源的污染。文中综述了超临界流体染色工艺流程、工艺条件和染色装置，指出了现行超临界流体染色设备，尤其是染色器，存在的容易产生色差的问题。
　　 通过借鉴传统水染设备的结构，并结合超临界流体染色的特点提出了一种新型的适合染宽幅织物的超临界流体染色器。新型超临界流体染色器中染液与织物双运动，有效克服了传统经轴超临界流体染色器容易产生色差的缺点，并且提高了染色效率。
　　 介绍了新型超临界流体染色器的运行原理及设计原则，并给出了其承压部件的结构和设计方法，给出了染液分布器的设计原则，提出了一种新型高压屏蔽电机结构，给出了循环泵选型计算方法。
　　 针对新型超临界流体染色器的特点，提出了一套完整的、可用于工业化放大的超临界流体染色工艺流程，给出了具体操作过程，并介绍了其中关键设备的设计参数或选型方法。整套装置可满足几乎已有的超临界流体染色工艺条件。
　　 进行了新型超临界流体染色器内部流场的数值模拟，首先通过较为简单的2D数值模拟对染色器内部部件的排列进行优化，通过模拟结果的分析改进了染色器内部结构，有效地消除了流场的局部短路现象。然后通过3D数值模拟对染液分布器进行了考察，通过合理地布局染液分布器多孔板的开孔，可以使染色器内部流场较为均匀的分布。优化染液分布器多孔板参数后的染色器内部流场与2D数值模拟结果较为相似。