Гидродинамическое сопротивление осадительной ванны

К инерционным силам также иногда относят усилия, возникающие в результате захвата и ускорения осадительной ванны в виде пограничных слоев. Более подробно этот вопрос рассмотрен в следующем разделе, посвященном гидродинамическому сопротивлению осадительной ванны. [c.242]

Гидродинамическое сопротивление осадительной ванны [c.243]

На рис. 123 приведена зависимость прочности одной серии вискозных волокон от угла разориентации, определенного рентгенографически. Согласно положению экспериментальных точек значение К составляет 10,5. Экстраполяция на изотропное волокно (6=54° 44 ) приводит к прочности около 5 текс, а на максимально ориентированное волокно С = 0) к прочности 40 текс. Ни та, ни другая величина практически не могут быть получены, так как не удается ни предельно вытянуть волокно, ни избежать частичной ориентации его из-за гидродинамического сопротивления осадительной ванны. Тем не менее для обычных вискозных волокон эти величины близки к реальным значениям прочности. [c.285]

Сила гидродинамического сопротивления осадительной ванны. Как уже отмечалось выше, она является основной составляющей суммарной силы. Это сила, по данным работы для обычных вискозных нитей (при формовании текстильных волокон в 15—40 текс) колеблется в пределах 0,5—1,0 гс на каждый сантиметр длины пути нити в ванне, что составляет, например, при общей длине пути в ванне 100 см около 50—100 гс. [c.183]

Способность к стабильному образованию струй имеет большое значение в производстве, так как от этого зависит обрывность, а следовательно, производительность труда и качество продукции. Это свойство прядильных растворов обычно называют прядомостью. Для определения прядомости предложено большое число методов. Наибольшее распространение получил метод Тиле [26]. Он заключается в определении длины жидкой струи, вытягиваемой стеклянной палочкой из вискозы при стандартных условиях. Чем больше струи, тем лучше прядомость. Однако этот метод не в полной мере отражает реальные условия, которые наблюдаются при формовании. Это обусловлено тем, что в производственных условиях на формующуюся жидкую нить действует дополнительно ряд сил поверхностное взаимодействие прядильного раствора с фильерой и осадительной ванной, гидродинамическое сопротивление. При вытягивании нити стержнем из прядильного раствора эти силы не действуют. Поэтому более надежным методом характеристики прядомости является определение максимальной фильерной вытяжки, когда элементарные струи прядильного раствора подвергаются одновременно действию поверхностных сил и продольной деформации [27]. В зависимости от вязкости вискозы преобладает влияние того или иного фактора. [c.179]

Рассмотренная выше картина гидродинамических потоков при формовании волокон позволяет выделить отдельные составляющие гидродинамического сопротивления и оценить их количественно. Формующаяся нить испытывает два вида гидравлического сопротивления сопротивление трения продольному движению цилиндрической нити и лобовое сопротивление при обтекании элементарных нитей нормальным потоком осадительной ванны. [c.247]

Рис. 7.65. Зависимость силы гидродинамического сопротивления трения от пути нити в осадительной ванне.

Уменьшение расстояния между отверстиями или повышение плотности их расположения на поверхности фильеры позволяет уменьшить диаметр перфорированной части и в соответствии с уравнениями (7.39) — (7.41) снизить гидродинамическое сопротивление трения и динамический напор нормального потока осадительной ванны, что несомненно должно привести к повышению стабильности процесса формования [190]. [c.251]

Однако даже при равномерном симметричном расположении отверстий в фильере образование пограничных слоев у периферийных волокон всегда будет происходить иначе, чем у волокон, расположенных внутри печки (см, рис. 7.63). Образование пограничных слоев у внутренних нитей заканчивается на меньшем расстоянии от фильеры и они имеют меньшую толшину, чем периферийные. В результате происходит отклонение периферийных элементарных нитей от комплексной нити, особенно при большом пути нити в осадительной ванне. Для предотвращения этого явления проводят формование в прядильных трубках, что позволяет уменьшить или полностью исключить гидродинамическое сопротивление, обусловленное образованием пограничных слоев у периферийных нитей. Схема горизонтального трубочного формования и возникающего при этом профиля скоростей приведена на рис. 7.68. Из фильеры 1 нить поступает в трубку 2 с радиусом гь Нить у фильеры захватывает осадительную ванну в виде пограничных слоев вокруг элементарных нитей и в виде цилиндра радиуса Го движется через прядильную трубку. В зазор между нитью и трубкой, равный г—Го, поступает осадительная ванна. Ее поступление обусловлено гидростатическим напором перед трубкой и образованием пограничного слоя на поверхности нити, т, е, на поверхности цилиндра с радиусом Го. Между движущейся нитью и окружающей ванной трение не возникает, если скорость движения нити и скорость окружающей ванны одинаковы, т. е. реализуется профиль скоростей, показанный на рис. 7.68. [c.252]

На рис. 112 дана принципиальная схема формования волокна ио мокрому методу. По выходе из фильеры пучок жидких струек раствора полимера попадает в осадительную ванну, в которой происходит взаимная диффузия низкомолекулярных компонентов из волокна в ванну и из ванны в волокно. На начальном участке пути нити в ванне она еще очень слаба, так как процесс застудневания не завершен или успел пройти лишь в поверхностных слоях волокна. В конце пути застудневание заканчивается и одновременно повышается натяжение нити за счет возрастания гидродинамического сопротивления ванны. [c.268]

Составляющую можно уменьшить при формовании в прядильную трубку или, в более общем смысле, при формовании в спутном потоке. Наименьшее гидродинамическое сопротивление может быть достигнуто, если профиль скоростей жидкости в прядильной трубке будет близок к изображенному на рис. 11. Это возможно при определенных значениях средней скорости течения осадительной ванны через сечение трубки V, скорости нити ин и геометрических размерах трубки тр и перфорированной части фильеры с н. Оптимальное соотношение этих величин может быть найдено по номограмме, изображенной на рис. 12. [c.106]

Для волокон, находящихся ближе к центру и движущихся в иммобилизованном потоке осадительной ванны, силы гидродинамического сопротивления будут гораздо меньше, чем для волокон, находящихся на периферии жгута. Естественно, что это будет обусловливать различие распределения фильерной вытяжки для различных волокон. [c.215]

В производственных условиях во время формования на жидкие струйки, вытекающие из фильеры, воздействует ряд сил межфазные поверхностные натяжения (между вискозой и осадительной ванной, вискозой и поверхностью фильеры, поверхностью фильеры и осадительной ванны), силы гидродинамического сопротивления, инерционное усилие, растягивающее усилие и др. Поэтому прядомость лучше характеризовать по максимальной фильерной вытяжке вискозы во время формования. В этом случае учитывается влияние на прядомость всех сил, действующих на жидкую нить, в то время как при вытягивании жидкой нити стеклянной палочкой по методу Тиле по существу учитывается влияние только двух сил поверхностного натяжения жидкости и растягивающего усилия. — Прим. ред. [c.206]

Одной из существенных особенностей мокрого метода формования является очень высокое гидродинамическое сопротивление среды осадительной ванны, которое значительно превосходит аэродинамическое сопротивление при формовании по сухому методу, хотя скорости нити в случае мокрого формования на целый порядок ниже (десятки метров в минуту). Для характеристики натяжений нити при мокром методе формования можно привести данные, полученные при исследовании процесса [c.181]

Именно поэтому при формовании по мокрому методу могут быть получены волокна с удовлетворительными прочностными свойствами в результате вытяжки только в осадительной ванне. Старые методы формования вискозного волокна и были основаны на ориентации преимущественно за счет натяжений, создаваемых гидродинамическим сопротивлением ванны, причем степень вытяжки в некоторых случаях регулировали изменением длины пути нити в ванне. [c.182]

Гидродинамическое сопротивление осадительной ванны движущейся нити создает в последней напряжение, которое вызывает ее деформацию, состоящую из необратимой и обратимой частей. Необратимая часть деформации при достижении матричной фазой определенного уровня вязкости приводит к ориентации макромолекул полимера и структурных элементов остова образующегося студня вдоль оси волокна. Ниже определенного уровня вязкости такой ориентации макромолекул препятст-ствует тепловая разориептация их. Но когда вязкость, которая возрастает в связи с потерей неравновесным раствором растворителя, отделяющегося в виде низкоконцентрированной по полимеру фазы, достигает очень высоких значений, градиент продольной деформации нити под действием заданного напряжения становится очень малым и ориентация прекращается. [c.223]

Дальнейший процесс отделения из нити воды (в общем виде —раствора электролита, образовавшегося после нейтрализации и установления осмотического равновесия) протекает уже в результате синерезиса возникшего студня. Образование студня подразумевает распад системы на две фазы, одна из которых составляет остов студня, а другая представляет собой практически свободную от полимера жидкость. Большие внутренние напряжения, возникающие в студне, приводят к частичному разрушению остова и к образованию пор (капилляров), через которые и отделяется синеретическая жидкость. При воздействии внешних усилий (гидродинамическое сопротивление осадительной ванны, вытягивание нити за счет работы приемного механизма, искусственная вытяжка нити между двумя дисками, вращающимися с различной скоростью) процесс синерезиса ускоряется. Это явление условно названо вынужденным синерезисом [20, с. 194]. [c.149]

Скорость формования волокон по мокрому методу составляет 30—100 м1мин — на порядок меньще скорости формования по сухому методу. Однако из-за большого гидродинамического сопротивления ванны общее натяжение достигает значений порядка 10 дин1см , т.е. тех же величин, что и при сухом формовании на больших скоростях. Так, пересчет данных Месса и Лeвa относительно сопротивления осадительной ванны движению формующейся вискозной нити приводит к величине около 2,5 кГ мм , что совпадает с критической величиной для ацетатного волокна . [c.279]

Диаметр перфорированной части фильеры можно уменьшать не только за счет повышения плотности расположения отверстий, но гакже путем расчленения одной фильеры с большим диаметром на несколько фильер с малым диаметром, которые собираются в одном блоке,— это так называемые блочные фильеры [194]. Перевод на блочные фильеры становится выгодным при увеличении 4исла отверстий выше 20 ООО. Помимо снижения гидродинамического сопротивления, особенно его нормальной составляющей, при применении блочных фильер становится возможным уменьшить разбавление осадительной ванны внутри формующегося пучка элементарных нитей. Важное значение имеет также то обстоятельство, что при повреждении одного-двух отверстий можно заменить одну из фильер блока, имеющую 1,5—3,0 тыс. отверстий, тогда как при обычном способе часто необходимо заменять фильеру на 20— [c.251]

Дополнительная ориентация достигается или растяжением нити между двумя вращающимися с различной окружной скоростью дисками (при этом создается значительно большее напряжение, чем в осадительной ванне, где оно обусловлено только гидродинамическим сопротивлением), или вытяжкой готовой нити, если полимер способен переходить в пластическое состояние. В некоторых случаях, когда процесс установления равновесия в матричной фазе зашел достаточно далеко и пластическая деформация ее оказывается малой даже при вытягивании между роликами прядильной машины, нить подвергают временному нагреванию с целью понижения вязкости матричной фазы и продолжения ориентационного процесса (этот прием называют пластификацион-ной вытяжкой). Так поступают при формовании целлюлозных волокон из вискозных растворов, поскольку в результате последующей кристаллизации и очень высокой температуры плавления кристаллитов целлюлозы (значительно выше температуры термического распада) ориентационная вытяжка готового волокна оказывается невозможной. [c.223]

Если скорость нарастания вязкости во времени очень велика, то критическая величина вязкости Т1кр может быть достигнута в поверхностных слоях нити раньше, чем завершится проникновение компонентов осадительной ванны к центру нити. В этом случае нарастающее гидродинамическое сопротивление ванны по ходу нити и соответственно тянущие усилия вызывут структурные преобразования только в том поверхностном слое нити, где достигнуты высокие значения эффективной вязкости. Внутренняя часть нити будет отличаться по структуре от внешних слоев, и полученное волокно окажется состоящим из оболочки и ядра , которые обычно распознаются по различию в их физико-химических свойствах. [c.184]

Применение насадок при формовании волокон позволяет усилить массо-обмен между жгутом и осадительной ванной и снизить гидродинамическое сопротивление движению жгута. Вследствие этого при формовании с насадками может быть повышена скорость формования или концентрация растворителя в осадительной ванне. Так, при формовании волокон из ПВХ через круглые фильеры с 40 ООО отверстий без насадок появление склеек и обрывов волокон наблюдалось при скорости приема волокна 11 м/мин. Применение конических насадок позволило устойчиво вести формование при скорости приемных вальцев прядильной машины 15 м/мин [8]. Наибольший эффект применения насадок наблюдается в области высоких концентраций растворителя в осадительной ванне [9]. В этих условиях процессы, связанные с диффузионным переносом вещества, вследствие незначительной разницы в концентрациях растворителя в жгуте и вне жгута протекают особенно медленно. Мягкие условия формования наиболее благоприятны для получения ПВХ волокон с высокими показателями в водно-диметилформамидных ваннах, поэтому применение насадок в этом случае особенно целесообразно. [c.417]