АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ УВЛАЖНИТЕЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

В статье проведен анализ существующих способов увлажнения хлопкового волокна. Выявлены недостатки и намечены направления совершенствования технологии увлажнения волокна.

ABSTRACT

The article analyzes the existing methods of moistening cotton fiber. Shortcomings are revealed and directions for improving the fiber wetting technology are outlined.

Ключевые слова: Хлопковое волокно, увлажнение, пар, дисперсная вода, лоток, увлажняющий агент.

Keywords: Cotton fiber, humidification, steam, dispersed water, tray, wetting agent.

Введение. Влажность волокна произведенного на хлопкоочистительных заводах является одним из факторов, влияющих на эффективность работы технологического оборудования при переработке волокна на прядельных фабриках. На основе научных исследований для получения качественной пряжи влажность волокна должна составлять 8%, но анализ проведенных исследований на практике показывает, что влажность основной массы волокна, поступающая на прядильные фабрики составляет менее 8%.

Из-за низкой эффективности увлажнителей волокна, используемых на хлопкоочистительных заводах, желаемый результат не достигается.

Хотя в результате научных исследований разработан ряд методов и оборудований для увлажнения хлопка и волокна, увлажнение волокна остается актуальной проблемой [1,2,3].

Результаты исследований. Для разработки такого высоко эффективного оборудования для увлажнения требуется ряд фундаментальных исследований. Необходимо разработать инновационную технологию увлажнения, основанную на изучении свойств и характеристик волокна как объекта увлажнения.

Сложность хлопка как объекта сушки проявляется в процессе его сушки перед очисткой. В результате сушки хлопкового волокна при непосредственном контакте с горячим воздухом влажность падает ниже необходимого уровня, и возникает необходимость его увлажнения.

В процессе сушки хлопка, очистки и джинирования, волокно и кожура семян взаимодействуют с горячим воздухом и с рабочими деталями технологического оборудования. Основной задачей является сохранение качества волокна и семян под воздействием горячего воздуха, механических ударов, трения, кручения, и в процессе растяжения.

Количество остаточных засоренностей и пороков в волокне,  образующихся при очистке и джинировании, зависит в большинстве случаев от влажности волокна и оболочки семян.

Анализқ увлажняющих агентов, используемых при увлажнении волокна показали, что в настоящее время в основном для увлажнения используются водяной пар, дисперсные частицы воды, воздух повышенной влажности и их смеси (рис. 1).

Рисунок 1. Виды увлажняющих агентов, используемых при увлажнении хлопкового волокна

Анализ увлажнения волокна в лотке конденсора показал ряд недостатков, в том числе:

• водяной пар, распыляемый на поверхность слоя волокна плотностью 12-15 кг/м³, достигает только части волокна и увлажняет его на поверхности, увлажнение неравномерное;
• количество подаваемого водяного пара не соответствует количеству волокна, исходная влажность волокна не учитывается, количество подаваемого водяного пара не контролируется. В результате в волокне образуются чрезмерно влажные участки, вызывающие образование желтых пятен при хранении.
• При движении  волокна в камеру пресса по лотку, верхний слой волокна падает на поверхность камеры пресса. В результате увеличивается сила трения из-за образования влаги между волокном и поверхностью камеры. После прессования волокна распыляемый водяной пар быстро испаряется в воздух, поскольку он находится на внешней поверхности волокна, и масса волокна уменьшается;
• хлопоковое волокно, пропитанное водяным паром в результате пребывания в течении некоторого времени в лотке испаряется, так как температура водяного пара выше температуры окружающего воздуха, происходит испарение влаги из волокна, эффективность снижается.

Хотя неравномерность увлажнения в процессе тромбовки волокна меньше, чем в конденсорном лотке, там тоже не контролируется количество подаваемого водяного пара, и даже когда плита трамбовки останавливается по разным причинам, волокну подается одинаковое количество независимо от начальной влажности, подача водяного пара приводит к переувлажнению участков в волокне. Основным недостатком является то, что водяной пар, подаваемый при высоких температурах, остается внутри волокна, что затрудняет его охлаждение, поскольку волокно нагревается и прессуется. Вызывает появление желтоватых заплесневелых пластичных слоев на кипе.

Анализ показывает, что существующие методы увлажнения не имеют достаточного научного обоснования, не учитывают свойства и особенности волокна как объекта увлажнения, а также специфику технологии первичной обработки хлопка.

Основная проблема здесь в том, что волокно относится к категории плохо смачивающихся материалов. Химический состав внешней стенки волокна, наличие в ней маслянистого воска усложняет процесс увлажнения.

Увлажнение волокна осуществляется распылением водой или водяным паром всеми способами. Конденсация распыляемой воды или водяного пара в виде капель на поверхности волокна при его переносе по воздуху вызывает вылет влаги в виде капель обратно в воздух из-за разницы между давлением воздуха и скоростями волокна в воздухе. В результате эффективность увлажнения низкая.

Поэтому ряд разработанных устройств увлажнения не оправдали себя при их эксплуатации в производственнқх условиях.

Из-за указанных недостатков эффективность увлажнения не превышает 0,2-0,55%.

В статье представлены результаты экспериментов, проведенных по изучению в процессе увлажнения волокна водяным паром и выделения из него влаги в процессе прессования.

Эксперимент проводился в следующей последовательности.

Из лотка был взят образец волокна массой 50 г и определялось количество влаги, выделившейся из волокна в единицу времени, распылением 4, 8 и 15 г водяного пара при различных температурах. Влажность волокна определяли в сушильном шкафу Уз-8М. Результаты эксперимента представлены на рисунке 2.

Время сушки, мин.

1-15 гр. воды при температуре 65^о; 2-8 гр. при температуре 65^о; 3-4 гр. при температуре 65^о

Рисунок 2. Изменение влажности пропитанного волокна с течением времени.

Результаты показали, что закон изменения влажности волокна соответствует кинематике при сушке хлопка, только период постоянной скорости при сушке волокна отсутствует, процесс протекает при убывающей скорости периода.

Установлено, что изменение влажности волокна влияет на температуру распыляемого водяного пара. Но по рисунку видно, что действие температуры не основано на определенном законе. Известно, что на испарение влаги в виде капель на поверхности волокна влияют не только температура капли и воздуха, давление и влажность, но и упругость капли и сила поверхностного натяжения. Их значение зависит от температуры. Поэтому количество капель воды от волокна до конденсора можно определить на основе комбинированного анализа вышеперечисленных факторов для определения закономерности испарения в воздухе.

Линии на данном рисунке могут быть представлены следующим уравнением [4]:

                                                   (1)

в данном случае  — скорость испарения; W, W_Н - удельная и начальная влажность волокна, %; А и В - равновесная влажность волокна в начале и конце процесса, %; τ - время сушки; k –коэффициент сушки.

Интегрируя уравнение (1), получаем следующее выражение:

                                                        (2)

Для определения выделения влаги из волокна на определенный период времени по формуле (2) рассчитываются с помощью экспериментально определяемых коэффициентов сушки k, А и В 

Вывод. Таким образом, для разработки научно обоснованного метода и оборудования для увлажнения волокна необходимо тщательное изучение свойств волокна как объекта увлажнения

Список литературы:

1. Р.А.Гуляев. Методы создания комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна на хлопкоочистительных заводах// дисс.док.техн.наук. Тошкет. 2016г
2. Гуляев Р.А., А.Е.Лугачев Разработка технологии объемного увлажнения хлопкового волокна перед прессованием. Вестник молодых ученых.-Санкт-Петербург.-2004-№1.-С.36-43
3. А.E.Lugachev, R.A.Gulyayev, B.M.Mardonov, J.Dj.Kadirov, R.R.Nazirov, A.A.Ahmedov, N.Z.Kamalov, P.N.Borodin “Uzbek cotton: competitive advantages and achivments in cotton science” 33^rd International cotton conference Bremen. 2016 y. 1-9 pages.
4. Сабиров И. Повышение выхода волокна при переработке влажного хлопка-сырца// дисс.док.техн. наук. тошкент. 2018 . 188 с.