喷丝帽作为化纤纺丝过程中不可缺少的部件,直接影响纺丝工艺的进程。与日本、美国等发达国家相比,我国喷丝帽的发展在数量和质量上均落后。主要原因是缺乏对实际纺丝过程中,喷丝帽内部的力学理论研究。在纤维制造过程中,当生产速度低时,纤维质量好、断头率低。但是,当纺丝的速度提高时,纺丝过程就会出现斜丝、凝丝、糊帽以及丝束的断头率大大增加等问题。除此,由于纺丝速度的提高,喷丝帽内的压强也增大,导致喷丝帽及其组件也会发生不同程度的变形的问题,本课题对喷丝帽内部力学规律进行理论研究,并给出更优的喷丝帽设计方案。本文首先对不同外形、不同微孔的喷丝帽收集了解。对喷丝帽内的流变状态进行研究,联系流体动力学,给出了一维控制方程。其次(1)通过假定喷丝帽内流体的径向速度,结合二维定常不可压的连续方程,推导出喷丝帽内流体的纵向速度分布规律;又根据达西定律,近似确定了喷丝帽内压力分布;(2)确定了喷丝帽最内圈喷丝孔的位置;其最内圈半径值要满足最大压力出现点的半径值,从而计算得出喷丝孔最内圈半径与最外圈半径的关系。对于相同条件下的两个喷丝帽,当进口流体流速与纺丝速度控制时,最内圈与最外圈处喷丝帽半径成正比例关系:最外圈值越大,最内圈的值也就越大,即不能纺丝的区域就越大。而最内圈越小,最外圈也越小,即喷丝孔数也减小,纺丝效率同样降低,由此可以根据关系式取最优内外圈半径值。(3)对喷丝孔的纵向结构,为有利于纺丝,给出一种新的复合式喷丝孔,使其纺丝出口处的压力梯度达到最大,并通过理论计算出了这个过度角处的横纵坐标。(4)大喷丝帽是提高生产率的有效方法,但会因为喷丝帽内腔压力分布不均匀而导致不可纺,本论文通过实例说明为什么有些喷丝帽不能工作,并提出了改进方案。最后(1)通过实验数据,对喷丝帽相关组件进行研究,根据原板受压理论和实验数据拟合,计算出了喷丝帽组件下垂高度与喷丝帽半径的关系,但受实验数据量影响,还需进一步精确拟合。(2)计算出计量泵转速、喂丝辊轮速度和浆液压强大小的数量关系。(3)在以上的理论研究和分析基础上,完成了组合式多孔喷丝帽的发明。