超临界流体连续染纱流程与装置研究

摘要

超临界流体染色(Supercritical Fluid Dying，简称“SFD”)是21世纪最具活力的绿色染色方法之一，文中首先综述了SFD工艺和装置的研究现状，归纳了SFD的参数，指出了SFD工艺和核心设备-染纱器所存的问题，并针对存在的问题，提出了染纱器的设计思想，介绍了染纱器结构的由来，并给出了连续式染纱器的设计方法。所设计的超临界流体染纱器功能齐全，集染色、清洗浮色于一体，不仅实现了均匀染色，而且实现了连续化操作，节约了资源，又减少了染色的时间，易于工业放大。 通过归纳分析目前超临界流体染色工艺及所设计染纱器的特点，确定了动态染色工艺，给出了染色工艺参数，并给出了整套染色装置的设计方法，包括循环泵、加热器、冷却器和二氧化碳储罐等设备，确定了各设备的结构尺寸，并进行了强度校核计算。所确定的动态染色工艺可以涵盖目前市场上绝大多数的织物和纱线，实现了均匀染色。 将流体穿过筒纱的模型简化为流体穿过多孔介质的二维轴对称模型，建立了纱仓流场数值模拟的计算模型，并利用FLUENT软件自带的多孔介质模型对纱仓流场进行了数值模拟，找出了影响纱仓流场的各个因素，确定了流体分布器的结构：开孔直径5mm、开孔率0.6。在流场模拟结果的基础上，将开孔均布的筒管改为轴向上开孔率不同的五段式筒管，并设计了正交试验，得到了最优的筒管开孔情况，即筒管各段的开孔率分别为0.5、0.1、0.3、0.1和0.4。所取得的模拟结果，为纱仓结构的优化提供了依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号说明

声明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2超临界流体染色技术综述和研究现状

1.2.1超临界流体染色技术综述

1.2.2超临界流体染色工艺研究现状

1.2.3超临界流体染色装置研究现状

1.2.4超临界流体染色器现状

1.2.5超临界流体染色参数现状

1.3超临界流体染色存在的问题

1.4课题的研究内容

第2章超临界流体连续染纱器创新结构

2.1染纱器创构思想

2.2染纱器结构由来

2.3染纱器结构

2.3.1纱仓

2.3.2纱仓托架

2.4染纱器操作说明

2.5染纱器工艺尺寸

2.5.1纱仓尺寸

2.5.2筒体尺寸

2.5.3卡箍尺寸

2.6本章小结

第3章超临界流体连续染纱工艺和装置设计

3.1染纱工艺流程设计

3.1.1染纱工艺流程设计思想

3.1.2染纱工艺流程

3.1.3染纱工艺流程操作说明

3.2染纱参数的确定

3.3设备设计

3.3.1循环泵选型

3.3.2二氧化碳罐设计

3.3.3加压泵选型

3.3.4冷却器设计

3.3.5加热器设计

3.4强度和刚度校核

3.4.1简体强度校核

3.4.2平盖强度校核

3.4.3卡箍强度校核

3.4.4流体分布器刚度校核

3.5超临界流体连续染纱装置

3.6本章小结

第4章纱仓流场模拟与优化

4.1引言

4.2纱仓流场模拟的理论分析

4.3纱仓流场模拟

4.3.1纱仓几何模型

4.3.2网格划分

4.3.3边界条件的指定

4.3.4模型的求解

4.4筒管和流体分布器开孔的确定

4.4.1流体对纱仓流场的影响

4.4.2筒管和流体分布器适宜开孔组合的确定

4.4.3染纱器结构的优化

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文