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1、专题合成纤维望〕年月大容量、多孔细旦熔纺喷丝板微孔间距的设计秦伟明杭州蓝孔雀化学纤维股份有限公司摘要运用化工传递理论剖析了丝条固化成形中同板单纤间冷却条件差异形成的原因,提出保证丝条冷却成形均匀德定的必要条件,从理论上推导出熔纺喷丝板合理孔,、、排列间距的数学模型并就涤纶饰纶丙纶纺丝用喷丝板合理孔排列间距提出了设。计依据关健词喷丝板孔间距设计增大,最终凝固成固体丝条。在熔体成形过前言,程中高聚物熔体与空气间发生动量及热量,。,在熔融纺丝中喷丝板结构设计的合理传递根据流体边界层学说当实际流体沿、。,,性与熔体纺丝稳定性成品丝质量密切相关固体壁面流动时只要
2、流体能够润湿壁面则喷丝微孔排布及微孔结构均直接影响纺丝质紧贴固体壁面附着一层极薄的永不滑脱壁面。,。量流体此层流体流速为零该层流体在粘滞在已公开的专利以及文献资料中,喷丝力作用下,使相邻层流体在与流动相垂直的孔结构以及孔排列形式研究占了绝大多数,方向上流速逐渐地加大,而接近一个定值,构。而关于喷丝微孔的间距设计研究未见有专门成了边界层若固体壁面与流体间存在温度。,,的文献报导至今对喷丝孔的分布排列尺差在壁面附近同时存在着动量传递和热量。,寸通常还用试验实测确定传递在固体壁面附近同样存在着热边界层喷丝微孔间距设计是喷丝板结构设计的或称温度边界层。在边界层
3、之外,流体在重要参数之一,尤其在大容量、多孔短纤以及与流向相垂直方向上速度梯度及温度梯度极,一,,多孔细旦复丝纺中喷丝孔数比常规高小不存在速度分布与温度分布此区域完全,。。倍合理紧凑排布显得格外重要本文试图可作理想流体处理熔体丝条从喷丝孔流出用化工传递中普兰德边界层理论,时,有与上述类似的情况,在熔体壁面附近形结合熔融纺丝成形传热基本方程建立数学模成一层边界薄层,并随熔体向前移动,边界层,,,型确立起相互参变量间的定量关系对多纤厚度增加运动中的熔体丝条完全处于边界、。细旦复丝大容量多孔短纤用高密度排列喷层包围之中丝条在边界层气流中完成热量,。,。丝板的
4、孔间距设计从理论依据上作一探讨传递和动量传递冷却固化边界层气流直。接影响丝条固化及形态结构形成理论分析与算式推导同喷丝板中各丝条冷却均匀的必要理论分析条件熔体丝条成形中的边界层上述边界层气流伴随丝条向下运动,速,在卷绕度。高聚物熔体从喷丝微孔中喷出逐渐加大冷却气流垂直于丝条运行方向牵引及冷却气流作用下,直径变细,速度逐渐流向边界层,部分冷却气流在边界气流牵引一一第卷第期合成纤维专题下改变运行方向而融人边界层,在新鲜冷却面作稳定层流运动气流的简单流动方式相类,,气流的不断补充下保证了熔体始终处在稳似因此我们可借用大平板稳态平行层流简定的冷却气氛中另一部分
5、冷却气流穿过丝化的卡门五边界层动量方程来研。。层进人下一层丝条边界层流由于冷却气流究丝条在空气中的运动,,、,不断地补充使不同丝层的全部丝条都得到日尸。“··占’基本相同的冷却条件,这从四氛化碳烟雾观孟一渝察成式中一边界层外的气流流速、一边界层形丝条侧吹风行踪实验中能清楚地看,见。到图中轴方向上的气流流速厂气流密度〕一一喷丝板气流压强一平板壁面处流体的剪切应力了八、一一、一,二。,。爬混翅退困因拼卜速度边界层厚度常式表示了在边界层内,流体沿方向流动时,流体流速,随边界层厚度创方。向上的变化关系、二边界条件为在处二,在时图冷却气流穿透丝层流动情况边界,假
6、设层在动量传递作用下在熔体流动,方向上逐渐加厚,最终在熔体纺丝线某处,相①在方向上分布速度侧形近似于。抛物线形状临的丝条边界层必然互相汇合边界层汇合,前,单根丝条周围的边界层气流互相独立,冷②边界层内压强在边界层内部无变化却,只决定于边界层外的流体压强空气在风量与风压的保证下能穿透丝层,使各层,③流体为理想流体可不考虑粘滞力丝束均能得到新鲜气流的补充然而。边界层,④流体位置距平板壁面前缘足够远汇合后熔体丝条完全被边界层气流包围,汇合的边界层气流形成一道屏障,阻碍经积分求解得川,了新鲜的冷却气流进人内层造成外层熔体‘。能接受到新鲜气流补充,而其它层熔体因
7、汇唇呜合气流的屏蔽作用而无法得到新鲜气流的补式中冷却空气运动粘度耐一离喷,。。充从而造成各层丝束冷却条件差异加大丝板的距离为了使处于前后层丝条均能得到原始状态新由于公式推导中假设条件的限制,及熔鲜,、,空气补充保证各丝条间尽可能有一致的体丝条成形固化途中各参数的变化将此公稳定的、充分均匀的冷却固化条件,熔体丝条式直接应用于纤维成形,实验结果与计算值。。的凝固应先于边界层气流的汇合会有较大偏差经勃拉修斯「月」修算式推导正后的计算值与实测值较为一致川,熔体从喷丝孔流出至固化成形流速逐。一渐加大,从雷诺数判断,熔体在固化前呈稳定抨。的层流状边界层气流流速可近
8、似只随径向式中一丝条线速度而变化,圆周方向上不变,这与无限宽大平板表热边界层与动量边界层有如下
