喷气织机辅助喷嘴对流场速度分布的影响.pdf
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1、纺织学报第二十二卷第三期1 5 9 1 2 7 】 喷气织机辅助喷嘴对流场速度分布的影响 王伟宾 ( 济南齐鲁化纤集团有限责任公司,济南,2 5 0 0 1 3 ) 搞要:论述了调整喷气织机辅助喷嘴气流射 主气流的交角和相邻两只辅助喷嘴的间距对j 合后主气流流场速度分布的 影响,并对流场速度分布的变化与引纬过程中的纬纱稳定性的关系进行讨论。 关诩:喷气织机辅助喷嘴上机参数流场速度影响 中田法分类号:T S1 0 33 3 71 1 喷气织机在喷气引纬过程中,主喷气流将纬纱 从供纬筒子上退绕下来并使之加速到所要求的引纬 速度,把纬纱推进到第一组辅助气流作用范围内。 此时,主喷气流在异形槽内向前流
2、动,并与周围空气 产生混合作用,动量逐渐减少,速度逐渐下降。在不 断补充辅助气流,使气流逐渐得到加强,纬纱在异形 槽内不断获得加速,为提高喷气织机的引纬质量和 增加引纬宽度,提供良好的条件。笔者就辅助气流 射入主气流的交角与相邻两只辅助喷嘴的间距对汇 合后主气流流场速度分布的影响以及流场速度分布 的变化与引纬过程中纬纱稳定性的关系进行讨论。 1 实验 1 1 准备 实验台:一套;辅助喷嘴:每六只为一组;钢筘 1 2 6 号异形槽钢筘一片;空气压缩机:一台( 带有0 9 m 3 的贮气罐) 。 甲 匡习怔重H 垂丑恒亟乎匿圆 圈l 实验步骤方框图 1 2 步骤( 见图1 ) 1 3 测量方法 以
3、第一只辅助喷嘴对称中心线所在平面与异形 槽轴心线垂直相交的交点作为测量起始点,异形槽 轴心线上某点位置作为测量点。在轴心线的纵向上 取得一个z 作为下一个测量点,依次测量下去。 2 结果与讨论 2 1 辅助气流射入主气流交角对流场速度的影响 取相邻两只辅助喷嘴的间距:f = 7 0 m m ,以辅 助喷嘴射流轴心线和异形槽轴心线相交点作为参考 点,其射流轴心线段在异形槽轴心线上正面投影长 度来表示辅助气流射入主气流的交角a ,分别取 值:f = 4 0 ,5 0 ,6 0 r a m ,则异形槽内流场速度的分布 发生变化( 见图2 ) 。 有喷嘴内径、喷嘴长度和喷嘴内壁的光滑程度;从气 流看有
4、供气压力,它影响气流速度及密度;从纬纱看 3 有纬纱粗细、纬纱速度和纬纱与气流的摩擦阻力系 4 数c ,而c ,不仅与纱线有关,还与气流速度有关, 一 这在使用时必须注意。 5 参考文献 6 U 曹瑞:气流弓l 纬 ,北京:纺织工业出版社,1 9 8 4 ,9 惜 2 罗曼芦:气体动力学) ,上海:上海交通大学出版杜,1 9 8 9 ,1 4 9 霉一i=40ntm t = 5 0 m n lt = 6 0 l m l 圈2z = 7 0 m m ;卜4 0 ,5 0 ,6 0 m 钢筘 异形槽内流场速度分布血线 1 5 6 R o b e r tAG r a r l g 盯:( F 1 “d
5、M h a n i e s ) ,C B SC o l l e g eP u b l i s h i n g , N e wY o f l 【,1 9 8 5 ,8 1 3 郭兴峰:喷气织机主喷嘴气流特性及能耗的研究天津纺织工 学院学报) ,1 9 9 6 ( 2 ) 2 8 3 2 郭兴峰:喷气织机引纬气流速度的分布规律( 天津纺织工学院 学报) ,1 9 9 6 ( 4 ) ,2 7 3 0 武汉大学、山东太学计算数学教研室缩:计算方法) ,北京:人 民教育出版社,1 9 8 2 姚穆:纺拳l 材料学) ,北京纺织工业出版社,1 9 8 0 ,2 3 9 - - 2 4 0 万方数据 PD
6、F Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【2 8 】- 1 6 0 2 0 0 1 年6 月 t 取值小( a 值大) ,测量参考点的气流速度的 峰值高,衰减较快,其峰值点的位置提前;t 取值大 ( a 值小) ,测量参考点的气流速度的峰值低,衰减较 为缓慢,其峰值点的位置也向后推延。 对测量数据进行统计整理I tJ ,当射流交角a 取 值较大,气流的平均速度互较大,流场速度分布的 离散系数S 较大;当射流交角。取得较小,气流的 平均速度较小,流场速度分布的离散系数较小
7、,其速 度分布较为均匀( 见表1 ) 。 裹1z = 7 0 t r a n 流场速度测量统计表 按照连续流动的理论【2 J ,辅助气流以交角口射 入主气流时,两股气流相互碰撞,射流尺寸发生变 化。气流在垂直截面上被压扁,必然引起水平截面 的边界变宽,两股气流汇合后的主气流又以一定的 扩展角继续流动,待到下一股辅助气流射人后射流 尺寸又一次被压扁。随着射流交角1 2 的增加,压扁 程度加重,因而流场速度分布的离散系数增大。 然而,增加射流交角。值,等于缩短辅助喷嘴 射入主气流的射流轴心线线段长度,增加射人主气 流的初始速度。虽然气流相互碰撞加剧,射流尺寸 变形加重,气流速度衰减较快,但是此时的
8、气流速度 的峰值较高。所以,在一定范围内加大射流交角a , 可以提高气流的平均速度。 2 2 相邻辅助喷嘴间距对流场速度分布的影响 取辅助气流射入主气流的射流长度:t = 5 0 m m ,相邻两只辅助喷嘴的间距分别取值:z = 5 0 、 6 0 、7 0 m m ,取不同的数值,异形槽内流场速度的分 布发生变化,见图3 所示。 圈3t = s O 脚;z = 5 0 ,6 0 ,7 0 钢筘 异形槽内流场速度分布曲线 减小相邻辅助喷嘴的间距,辅助气流射入主气 流测量参考点的遵度峰值加大,测得速度峰值的参 数点相对前一个速度峰值点的距离缩短,主气流衰 减后的谷值能够维持在一个较高的水平。对于
9、提高 气流的平均速度值,减小流场速度分布的离散系数 有利,使得整个流场速度分布较为均匀( 见表2 ) 。 具有v 流速的辅助气流以某一射流交角a 射 人速度为v 的主气流,发生动量交换。当射流射入 一定深度后逐渐被主气流携带,最后被主气流同化。 其射入的深度与v 1 v 比值有关L 3J ,比值越小,主 气流同化射流的能力越强。当V l = 常数时,减小相 邻两只辅助喷嘴的间距,等于加速辅助射流与主气 流的动量交换,气流速度y 被强化。v 的数值越 大,射流轴心速度下降越快,主气流同化射流的能力 越强,因而对主气流速度的影响越小,流场速度分布 的离散系数越小,同时可以获得较大的气流平均速 度。
10、对于提高纱线的飞行速度及稳定性,提高纱线 的支数和增加品种适应范围十分有利。 裹2t = 5 0 r r m a 淮场速度测量统计表 3 流场速度分布对引纬稳定性的影响 由于喷嘴引纬所使用的气流具有较高的雷诺 数 4 ,纱线自身又是具有弹性的柔体。因此,在主 气流的流场因辅助气流的射人不断得到加强的情况 下,气流对纱线的摩擦作用力相应的发生变化,使纱 线在气流牵引段偏离直线状态,此时纱线上作用力 的传递条件被恶化,并形成纱线波向着自由端方向 传递而产生摆动。 通过同步闪光仪观察,纱线的摆动幅度是非衰 减性的,其波的传递速度逐渐减小,并且具有随机 性。在端部由于没有纱线约束,处在自由状态,摆动
11、情况不易控制。若是纱线波的传递发生干涉,易产 生振动、卷曲而影响引纬质量。流场速度分布的离 散系数越大,上述情况越严重。因此,为减小流场速 度分布的离散系数,控制纱线端部的摆动和卷曲,辅 助气流射入主气流的交角a 取值宜小。 然而在气流各参数相同的条件下,增大辅助气 流射入主气流的交角n ,可以得到一个较高的气流 平均速度。而气流对纱线纵向绕流产生牵引力的大 小,与纱线自身的摆动幅度和强度密切相关。因此, 适当增大射流交角a ,对于增加气流与纱线的摩擦 兀;蛐 一诊1 。煎 烈I叶4叶。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.P
12、DFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第二十二卷第三期 1 6 1 【2 9 】 牵引力,提高纱线飞行速度有利,可为三大运动配合 提供一个良好地条件。从这个方面讲,辅助气流射 入主气流的交角a 取值又不宜太小。 若增大纱线号数,气流对纱线的摩擦牵引力增 加,由于纱线自身重量的增加,势必会影响纱线的飞 行速度;对于表面光滑毛羽少的纱线,气流对纱线作 用的摩擦系数小L 5 “J ,也会影响纱线的飞行速度, 加大纱线飞行时间,甚至不能达到正常引纬的要求。 减小相邻两只辅助喷嘴的间距,等于加大流场的动 量,可以获得较大的气流速度,以满足正常引纬的要 求,使喷
13、气织机的品种适应性被拓宽。 在引纬过程中,即使纱线呈自由飞行状态,随着 纱线长度的增加其瞬时飞行速度达到临界点后而有 所下降。由于流场速度分布的离散性和纱线摆动、 卷曲的随机性,在重力作用下纱线的端部速度小于 后段纱线的速度,后段纱线赶上前段纱线使其状态 变形,甚至扭曲、堆积产生织疵。若逐步地增加流场 的动量,使逐渐增加长度的纱线飞行速度而产生的 这种变化受到一定限制,将有利于改善引纬质量,缩 短纱线飞行角。 在不改变射流参数的情况下,通过调整辅助喷 嘴上机参数来逐渐地增加流场动量,通常采用两种 方法:1 末端几组辅助喷嘴逐渐增加每组的只数或 者延长工艺供气时间。增加气流摩擦牵引段纱线长 度,
14、可以提高纱线的飞行速度。2 逐渐地减小末端 几组相邻两只辅助喷嘴的间距,使流场的速度逐渐 地被增强,对于飞行中的纱线起到牵直作用,有利于 提高引纬质量。 逐渐地增加流场的动量,使气流速度与纱线速 度的差值逐渐加大,使得前段纱线承受的摩擦牵引 力大于后段纱线所承受的力。前段纱线对后段纱线 起到一个牵直作用,可以有效地防止纱线波的较大 传递,减少因纱线波传递发生干涉而引起的振动和 卷雎。 在引纬结束时,纱线运动突然停止,由于自身产 生的弹性变形,使纱线端部作逆向运动。逐渐增加 流场的动量,对于纱线端部的逆向运动有一定的牵 制作用。 应该指出,喷气织机接力引纬的工艺调整有三 大要素,调整辅助气流射入
15、主气流的交角与相邻两 只辅助喷嘴的间距只是其中之一。调整射入气流的 压力和辅助喷嘴只数编组以及射入气流的供气工艺 时间配置也是两个重要因素。较为理想的工艺调整 应该是接力引纬的纱线与三大要素的合理配置,以 满足喷气织机引纬工艺的要求。 在实验中发现,加大辅助气流的压力,射流交角 有减小的趋势,对于这个问题在调整辅助喷嘴上机 参数时不应被忽略。 4 结论 1 辅助气流射入主气流的交角取得不同的数 值,流场的速度分布发生变化。加大射流交角,可以 获得较大地平均速度,使纱线得到较大的摩擦牵引 力。但是由于离散系数较大,对于纱线飞行过程中 的摆动和卷曲状态不利;若减小射流交角,可减小流 场速度的离散系
16、数,有利于纱线飞行状态的稳定性。 但是获得的气流平均速度较低,纱线获得的摩擦牵 引力较小,以致加大飞行角,不利于三大运动的配 合。因此,射流交角的选择应根据纱线在气流中飞 行的难易程度和状态进行合理选择。 2 调整相邻两只辅助喷嘴的间距,流场速度分 布发生变化。减小相邻两只辅助喷嘴的间距,可获 得较高的气流平均速度值,并且整个流场的速度分 布较为均匀,对于增加纱线的号数与品种的适应性 十分有利。若在接近出口侧一段长度内逐渐减小相 邻两只辅助喷嘴的间距,使气流速度逐渐被加强,有 利于进一步提高引纬质量。 考文t 1 安瑞风主编:( 概率论与数理统计学) ,北京:纺织出版社。1 9 8 6 正 2
17、 郑洽馀、鲁钟琪:( 流体力学 ,北京:机械工业出版社,1 9 8 0 年 3 李诗久:工程流体力学 ,北京:机械工业出版杜,1 9 8 0 年 4 苏 BA 皮利平科著,曹璃译: 王荣哥) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark J O U R N A LO FT E X T I L ER E S E A R C H V 0 1 2 2 ,N o 3 ,J u n 2 0 0 1 R e s m r d l 砥卵帕 S t a d yo nD i f f
18、 e r e n t i a lT w i s th k c h 目叫函na n dS h d m o fD i f f e r e n t h t I - T w i s tW r a m 吨dY a r n I nt M sp a p 盯t h e 蹭i n n i n gp r o c e s sa n dm e c h s r 五s mc fh o l l c 孵s p i n d l ed i f f e r e n t i a l ,t w i s tw 描p p e dy a r nw 日ea n a l y z e da n dt h e 麒p 嶝一 s i o n s o f
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