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热定形机是印染后整理热定形工艺的重要设备之一,纺织品最终的质量与性能好坏很大程度都是由热定形过程中的气流工艺参数、喷嘴风道设计、烘房结构等所决定,但是在实际生产中,喷嘴风道与烘房结构均已固定,而不同物性的同种织物多采用同一台热定形设备进行生产加工,气流工艺参数往往也是由人为经验来设定,并没有严谨地经过实验分析。因此,现如今实际生产中,仍然无法保障高品质的热定形纺织品,同时也造成大量能源的浪费,能源利用率没有得到好好的利用。开展气流喷射织物干燥实验研究及机理分析对于热定形机结构优化与干燥效率有着十分重大的意义。 本文以棉织物为研究对象,通过实验分析及仿真建模的方法对影响气流喷射织物干燥过程中的工艺参数展开具体分析与研究,主要研究分析与结论如下: (1)基于织物的传热传质过程建立起多孔介质织物气流喷射干燥过程的数学模型。首先,对气流喷射织物干燥原理、干燥阶段、织物物性参数进行了简述,并对织物干燥过程传热传质过程进行详细的分析。接着,以连续介质理论与Whitaker体积平均理论,建立多孔介质织物的干燥传热传质的理论模型,通过基本控制方程,建立数学模型,分为以下两点:1、根据多孔介质织物干燥的传热传质过程,通过流体计算的基本控制方程,设置假设前提条件,并建立了多孔介质织物传热传质的控制方程组;2、建立多物理场耦合的控制方程组,设置织物的假设条件、边界条件、织物的物理特性以及织物传热传质系数。 (2)对气流喷射织物干燥实验平台系统进行了设计与搭建,解释实验平台系统原理,并且制定了气流喷射织物干燥的实验方案,包括了不同的织物厚度、不同气流参数,以及试验材料的选取,然后对实验中所需要保证的条件进行了详细的解释,包括:支撑架的可靠性,环境温度的保证,织物湿度均匀性,数据测量的准确性。 (3)基于多孔介质织物的数学模型,在COMSOL中建立三维仿真数学模型,以及制定了仿真方案,其中变量参数包括:不同的织物厚度、不同气流角度、不同织物物性的参数以及双层织物。最后通过实验与仿真的织物干燥温度-时间曲线进行对比,发现实验与仿真数据具有一定程度的吻合程度。 (4)通过分析织物干燥不同气流方向的实验数据,热定形喷嘴出风口气流角度为75°左右,以此提高该织物干燥速率与效率。并根据干燥面积的实验数据,分析出需要控制热定形机织物干燥的时间,时间可控制在喷嘴出风口的织物表面中心温度达到稳态之后的10s~20s内,以此提高该织物干燥的能源利用率。通过分析织物不同厚度干燥的实验数据,可建议通过增加风嘴个数、减小热定形机各喷嘴之间的间距来提高织物的干燥速率和能源利用率。通过分析双层织物干燥的实验数据,在具有不同正反面组织结构的织物进行热定形时,热定形机上下风道宜采用不同的气流参数进行干燥,使织物双面保持一致的干燥时间,来提高该类织物的干燥效率,降低能耗。并通过对不同织物物性参数的仿真分析,影响织物干燥的恒速阶段稳态温度的参数为织物孔隙率与织物密度,可根据其影响因素来更深层次的研究双层织物干燥出现双恒速干燥阶段现象的原因。