ОСНОВЫ УВЛАЖНЕНИЯ ХЛОПКА И ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются теоретические основы техники и технологии увлажнения хлопка и волокна, свойства хлопка как объекта увлажнения, увлажняющий агент, технология и приемы увлажнения, а также влияние точек увлажнения на процесс увлажнения в технологическом процессе, расход пара при увлажнении волокна.

ABSTRACT

The article discusses the theoretical foundations of the technique and technology of moistening cotton and fiber, the properties of cotton as an object of moistening, the moisturizing agent, the technology and methods of moistening, as well as the influence of moistening points on the moistening process in the technological process, steam consumption when moistening the fiber.

Ключевые слова: увлажняющий агент, сорбционно-десорбционные свойства волокна, критическое охлаждение пара, конденсация пара, коэффициент использования пара.

Keywords: moisturizing agent, sorption-desorption properties of fiber, critical steam cooling, steam condensation, steam utilization factor.

Введение. В мировом масштабе проводятся эксперименты в совершенствовании технологий производства качественных готовых изделий из хлопкового волокна, в том числе важное значение имеет стабильная работа технологического оборудования в процессах прядения, где важную роль играет влияние влажности волокна на получение качественных изделий из пряжи. В этом направлении, среди прочего, приоритетными считаются исследования, направленные на достижение оптимальных значений влажности хлопкового волокна и минимизацию его неравномерности в процессах прядения. В связи с этим важно создание новых технологий увлажнения, чтобы влажность волокна, вырабатываемого на хлопкоочистительном предприятии, находилась в допустимых пределах.

Анализ литературы позволил определить основные факторы, влияющие на процесс увлажнение хлопка и волокна. Это свойства хлопка как объекта увлажнения, увлажняющий агент, технология и приемы увлажнения, точки увлажнения в технологическом процессе. На рис. 1 показаны основные факторы, влияющие на процесс смачивания волокна. Углубленное изучение факторов, влияющих на увлажнение, представлены на рисунке 1. Определение их оптимальных значений, теоретический анализ их влияния на эффективность технологии увлажнения создают предпосылки для создания научно обоснованной технологии увлажнения волокон.

Удельная поверхность и плотность хлопка существенно влияют на процесс увлажнения, увеличивая удельную поверхность, уменьшая плотность, увеличивается поверхность контакта хлопка с увлажняющим агентом и ускоряется увлажнение. Повышение температуры волокна снижает коэффициент натяжения воды и увеличивает ее вязкость. С увеличением влажности скорость увлажнения снижается.

Рисунок 1. Факторы влияющие на увлажнение хлопка и волокна

Вопрос о увлажняющих веществах для хлопка и волокна стоит остро, и их выбор зависит от качества волокна. В ряде исследований [1, 2] установлено, что увлажнение хлопка и волокна водой влияет на качество волокна, в волокне образуются желтые пятна. Поэтому желательно использовать водяной пар в качестве увлажняющего агента. На хлопкоочистительных заводах хлопок в основном увлажняется во взвешенном состоянии, при этом волокно увлажняется во взвешенном состоянии на пневмотранспорте, а после конденсора и в самом конденсоре увлажняется послойно, фильтрованием или распылением пара на поверхность волокна.

• Если рассматривать точки увлажнения в технологических процессах, то увлажнение хлопка происходит после очистки, на пневмотранспорте, при очистке волокна, путем подачи влажного воздуха при отделении волокна, а при транспортировке хлопка и волокно увлажнение осуществляется путем конденсации из увлажненного воздуха.
• Конденсор и после конденсора волокно определенной толщины и плотности увлажняют путем распыления воды на поверхность волокна за счет фильтрации, в процессе прессования и трамбовки.

Опыт применения указанных способов увлажнения на хлопкоочистительных предприятиях показал следующие недостатки.

• рекомендуемые технологии и приемы увлажнения хлопка и волокна, увеличивает их влажность  до 0,5%, при этом осуществляется неравномерное увланение;
• при увлажнении хлопка перед очисткой, в результате налипания мокрого хлопка на поверхность сетки сепаратора, снижения эффективности процесса очистки и увеличения коэффициента трения хлопка о стенки рабочей камеры в джине снижается скорость вращения сырьевого валика и происходит его забивание, увеличивается количество дефектных соединений в волокне. Эффективность увлажнения составляет около 0,2%.
• во всех вариантах время увлажнения волокна очень короткое, 3-5 секунд.
• нарушение работы очистителя волокна и конденсоров из-за слипания и забивания волокна и загрязнений в волокнопроводе при увлажнении волокна после джина. Эффективность увлажнения не превышает 0,5%.
• при увлажнении волокна в процессе прессования и трамбовки на поверхность слоя волокна напыляется слой волокна плотностью 12 кг/м3 и толщиной 0,5 м, что приводит к неравномерному увлажнению. Засорение волокон на внутренней поверхности  плит, увлажнение внутренней оболочки прессовальной камеры приводит к коррозии металла, повышенным перегрузкам и напряжениям, выходу из строя замковых деталей дверных механизмов.
• Некоторые участки волокна чрезмерно намокают, при хранении развиваются грибки, снижается качество волокна.

Анализ эффективности существующего оборудования для увлажнения хлопка и волокна показал, что не в полной мере учитывались гигроскопические, гигротермические и сорбционные свойства волокна как объекта увлажнения, а теоретические основы процессов влаго- и теплообмена при увлажнении процесс не создан. Пока хлопкоочистительные заводы не имеют серийно выпускаемого увлажнителя для увлажнения волокна. На предприятиях используются увлажнители местного производства.

Глубокое изучение этой ситуации и причин низкой эффективности увлажнения хлопка и волокна, стало актуальной задачей.

Известно, что начальная влажность хлопка и волокна и их динамика в технологических процессах различны, что требует подбора и реализации вариантов и режимов увлажнения в соответствии с ними.

При разработке режимов увлажнения хлопка и волокна учитывается влияние температуры увлажняющего агента на влагообмен. Что касается увлажняющего агента, то в увлажнителях целесообразно использовать водяной пар, он действует в определенной мере как дезинфицирующее средство.

При выборе точки увлажнения необходимо выбрать технологический участок, позволяющий увеличить время увлажнения, увлажнять хлопок в разрыхленном состоянии, осуществлять процесс перемешивания для обеспечения равномерного распределения влаги. Для выяснения причины указанных недостатков мы рассмотрели теоретические основы процесса увлажнения хлопка.  Сложность увлажнения хлопка объясняется тем, что он относится к категории материалов, которые являются сырьем. Увлажнение хлопка путем забора влаги из воздуха на основе сорбции не дает желаемого результата, занимает очень много времени. Так, с помощью пара можно добиться нужной скорости увлажнения за счет конденсации.

Согласно теории конденсации водяного пара [3, 4, 7], увлажняющий агент с высокой температурой и парциальным давлением конденсируется на поверхности волокна с низкой температурой. Происходит процесс увлажнения. При нахождении волокна слоем определенной толщины (в конденсоре, после конденсора, в прессовом ящике) внутренняя и нижняя части слоя не увлажнены, увлажнение происходит неравномерно. Обычно водяной пар, конденсируясь на увлажняющем материале, образует мономолекулярный слой воды толщиной в одну молекулу, что происходит очень быстро. Например, при нахождении капиллярно-пористого материала в воздухе с относительной влажностью φ=10% количество молекул, попадающих на 1 см2 поверхности за 1 секунду, равно 8,5·1010, 1015 молекул воды достаточно, чтобы покрыть 1 см2 поверхности. с мономолекулярным слоем [5]. Столько молекул попадает в материал за 1/106 секунды. Часть попавших молекул остается на поверхности материала. Часть его возвращается в воздух.

Если мы обозначим молекулы, попадающие на поверхность площадью 1 см² за 1 секунду, как n_Q, оставшиеся в материале как n_м, а возвращающиеся в воздух как n_X. Если принять, что 1 секунду на 1 см² попадает - молекул моды и - количество молекул остаются в материале и уходт в воздух   молекул, догшда имеем,

                                                      (1)

Влага в мономолекулярном слое имеет слабую связь с волокном и легко отделяется.

Для того чтобы определить эффективность увлажнения, необходимо знать значение коэффициента конденсации. Коэффициент конденсации K измеряется отношением числа захваченных молекул к общему числу молекул, попавших на поверхность конденсата [6].

(2)

Если процесс увлажнения продолжается, мономолекулярный слой утолщается, образуя полимолекулярный слой, ускоряющий процесс увлажнения волокна

Список литературы:

1. Гуляев  Р.А. Методы создания комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна на хлопкоочистительных  заводах. Дисс. д.т.н, Ташкент 2016.
2. Гуляев Р.А., Мардонов Б.М., Лугачев А.Е. О результатах экспериментальных исследований по изучению влияния влажности хлопка-сырца на выход и показатели качества хлопкового волокна // Проблемы текстиля. -2013. -№2. с. 27-30. (05.00.00. № 17).
3. Ибрагимов Х.И. Совершенствование теории и технологии подготовки хлопка сырца к процессу джинирования для сохранения природных свойств волокна и семян./дисс.д.т.н. Кострома .2009, с.354
4. Лыков А.В. Тепломассаобмен. Москва. Энергия. 1982 с 275-284
5. Никитина Л.М.. Термодинамические параметры и коэффициенты массапереноса во влажных материалах. Москва. энергия. 1968, с 9-17.
6. Парпиев А., Хусанова Н.А. “Толани намлаш жараёнида сув ва буғнинг конденсация ҳолати” “Фан, таълим, ишлаб чиқариш интеграциялашуви шароитида пахта тозалаш, тўқимачилик енгил саноат, матбаа ишлаб чиқариш инновацион технологиялари долзарб муаммолари ва уларнинг ечими” ТТЕСИ-Тошкент, 2019 йил, 16-17 май, с. 73-75.
7. Х.Хаузен. Теплопередачи при противотоке, прямотоке и перекрестном токе. Москва. Энергоиздат 1981, с. 348-349.