авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |

Черепенько аркадийанатольевич теоретическиеосновы комплекснойтехнологии окончательной влажно-тепловой обработки верхней мужскойодежды

-- [ Страница 2 ] --

Окончательнаявлажно-тепловая обработка (ВТО)характеризуется циклическимитеплофизическими нагрузками,обусловливающими знание соответствующихпараметров следующих этапов:

переводволокон тканей изделия ввысокоэластическое состояние;

статическое механическое воздействие наотдельные участки изделия;

динамическое механическое воздействие наизделие;

сушкаизделия;

переводволокон тканей изделия в застекленноесостояние.

При этом:

переводволокон тканей в высокоэластическоесостояние осуществляется технологическимпаром, подаваемым как с лицевой, так и сизнаночной сторон швейного изделия;

сушкапроизводится нагретым воздухом сизнаночной стороны изделия;

переводволокон тканей в застеклованное состояниепроизводится воздухом из окружающей средыпросасыванием через изделие.

Для эффективногопроведения вышеупомянутых этаповокончательной ВТО швейных изделийразработаны математические модели,описывающие теплофизические процессы вовремени.

В качестве основногообъекта математического моделирования вдиссертации принят мужской пиджак какнаиболее сложное швейное изделие.

Моделирование процессаперевода волокон тканей ввысокоэластическое состояниепроизводится с учетом распределения теплапо элементам изделия. При этом в качествеосновного теплоносителя и пластификатораиспользуется технологический пар.

В начальный моментпропаривания температура ткани и воды принята меньше 100°С ипроисходит передача тепла паром нитямтканей и его конденсация.

Пар характеризуется:плотностью , скоростьюраспространения ,давлением . Состояние воды иткани характеризуются: плотностью ткани -; плотностью воды -; температурой ткани; температурой воды -.

Обозначим некоторую трехмерную область ткани,через которую происходит передачатепловой энергии от пара к ткани.

Пусть , - теплоемкость иплотность ткани, -плотность воды в ткани, -теплоемкость воды, тогда уравнениетеплового баланса будет иметь вид:

В силу произвольностиобласти и непрерывностиподынтегральной функции приходим куравнению:

(1)

Будем характеризоватьпроцесс образования воды из проходящегопара коэффициентом конденсации , считая, что:

(2)

где: -плотность пара;

–плотность воды.

С учетом неразрывностипотока пара получим.

(3)

где: - .

Уравнение (3) определяетизменение плотности пара во времени ипространстве и является искомымуравнением неразрывности потока пара иопределяет изменение скорости пара вовремени и пространстве:

. (4)

Для вывода уравнений,характеризующих температуру проходящего пара, проанализируемизменение полной энергии единицы объемапара :

,

где: -внутренняя энергия единицы объемапара;

- кинетическая энергия единицыобъема пара.

В результате рядапреобразований получим:

(5)

Таким образом, дляданного процесса ВТО при имеем уравнения (1-5), (уравнение (4) -векторное, для трех компонент скорости) длянахождения неизвестных: и.

Пусть теперьтемпература волокон 100°С. При этомпроисходит нагревание волокон и испарениеводы. В этих условиях температуры воды иткани будут различными, .

Уравнение (1) примет вид сучетом нагревания ткани:

(6)

Уравнение (2) такжеизменится:

(7)

где: -коэффициент теплопередачи от пара кводе;

- коэффициент теплопередачи отткани к воде.

В уравнении (2.3) следуетположить, и тогда получимобычное уравнение непрерывности:

(8)

В уравнении (5) следуетположить и убрать члены,описывающие конденсацию пара. Тогдаполучим:

(9)

Уравнение Эйлера (4) неизменится. Запишем его с учетом . Тогда имеем:

(10)

Таким образом, дляданного процесса ВТО при имеем уравнения (6) - (10), для нахождения 7неизвестных: где: . Для уравнений (1) и (6) граничныеусловия выглядят так:

(11)

где: -температура внешней среды;

- температура нижней подушки;

- коэффициент теплоотдачи споверхности ткани, не прилегающей к нижнейподушке;

- коэффициент теплоотдачи споверхности нижней подушки в ткань;

- поверхность ткани, прилегающей книжней подушке;

- поверхность ткани, не прилегающаяк нижней подушке.

Начальные условия для уравнения(1):

, (12)

где: -первоначальная температура ткани.

Пусть -момент времени, при котором , начиная с момента, происходит переход от системы уравнений (1 -5), к системе уравнений (6 - 10).

Уравнения (6 - 10) решаютсядо момента ( -момент перехода волокон ввысокоэластичное состояние): , где - температураперехода волокон в высокоэластическоесостояние.

Системы квазилинейныхдифференциальных уравнений в частныхпроизводных (1 - 5), и (6 - 10) могут быть решенычисленным методом по неявной схеме (дляобеспечения устойчивости) с применениемметода факторизации, или жепрогонки.

Уравнения (1 - 5) вцилиндрической системе координатприобретают следующий вид:

(13)

; (14)

; (15)

; (16)

(17)

Граничные условия дляуравнений (13 - 17) такие же, как и дляуравнений (1 - 5), только при следует положить r = 0, а при следует положить r = Н, где Н - толщина ткани.В начальных условиях следует положить х =rmin + r.Уравнения (6 - 10) выглядят следующимобразом:

; (18)

; (19)

; (20)

; (21)

. (22)

Граничные и начальныеусловия для уравнений (18 - 22) преобразуютсятак же, как и для уравнений (13 - 17). (Уравнение(16) остается без изменений).

В кратком виде дляоблегчения написания разностных схем,реализующих численный алгоритм расчетауравнения (13 - 17) приобретут вид:

(23)

Коэффициенты А0, В0, C, D, E0 зависят от состоянияпроцессов ВТО. Введем обозначения:

где rк, tj - узлывычислительной сетки для переменных (r,t).

Запишем системуразностных уравнений для системы (23):

(24)

где: h - шаг по переменнойr;

- шаг по переменнойt.

Если ввести многомерныйвектор , то уравнениясистемы (24) могут быть записаны ввиде:

(25)

где матрицы получаются из коэффициентовсистемы (24) при приведении ее к виду (25).Система (25) эффективно решается при помощиметода факторизации, или метода прогонки,согласно формулам:

(26)

при условии , к = 1, 2,..., n.

Окончательно получимразностное уравнение вида (25), котороерешается методом факторизации (26).

Рассматриваемыеразностные аппроксимации имеют первыйпорядок точности по временной переменной ивторой порядок точности попространственной переменной.

Таким образом, полученаматематическая модель перевода волоконтканей в высокоэластическое состояние впроцессе пропаривания при окончательнойВТО, позволяющая оптимизироватьсоответствующие параметры.

Расчет параметровосуществляется на ПК, согласноразработанному алгоритму (рисунок 2).

В результате расчетаполучены значения функции температурыТ(tк, хj) в моменты времениtк = к0,1 на множестветочек xj =j0,1 (х -толщина ткани).

Аналогичные расчетыбыли проведены для всех этапов ВТО.

Результатытеоретических исследований, позволяютполучить математические моделирегулировки и управления теплофизическимипроцессами ВТО, включающими:

  • перевод волокон тканейв высокоэластическое состояние;
  • состояние тепловыхпараметров полуфабриката привиброформовании;
  • состояние тепловыхпараметров полуфабриката припрессовании;
  • сушка полуфабрикатанагретым воздухом;
  • перевод волокон тканейв застеклованное состояние.

Для примера нижеприведена математическая модельуправления процессом перевода волоконтканей в высокоэластическоесостояние

Процесс переводаволокон тканей в высокоэластическоесостояние характеризуется следующимипараметрами: температурой ткани , температурой пара ,плотностью пара ,скоростью пара ,температурой воды ,плотностью воды . Этипараметры представляются функциями , , ,, , где – текущее время, ирассчитываются системой управлениясогласно уравнениям, полученнымпредставленным выше.

(27)

(28)

(29)

.(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

В процессе переводаволокон в высокоэластичное состояние вкаждый момент времени t измеряютсяреализуемые значения , , , ,, которыесравниваются со значениями , , ,, ,вычисленными системой управления. Прирасхождении величин реального процесса ивеличин, вычисленных системой управлениядо 10%, подается команда онеудовлетворительном качестве данногопроцесса ВТО, и процесс останавливается сцелью анализа причин плохого качествапроцесса. Функции , , , , позволяютопределять момент окончания процессаперевода волокон в высокоэластичноесостояние и подавать на регуляторпредварительную команду о моментепереходе на другой режим. Следует такжеучесть, что функции , , , , будут зависеть отхарактеристик -125, будут зависеть отхарактеристик ткани: плотности ткани, коэффициентатеплопроводности , чтопозволяет рассчитать функции , , ,, дляразличного вида тканей и учестьхарактеристики тканей длярассматриваемого процесса ВТО.

Управление процессомперевода волокон тканей ввысокоэластическое состояниеосуществляется системой управлениясогласно разработанной блок - схеме(рисунок 3).

Проведенный системныйанализ проблемы разработки методовпроектирования процессов окончательнойВТО позволил выявить подсистемы и ихэлементы, установить целевые функции иопределить структуру технологическогопроцесса окончательной ВТО– метод,последовательность и условия

обработки, а такжеспособ обработки.

При этом установлено, что параметрытеплового воздействия на полуфабрикат вовремени изучены не в полной мере.

В результате данного анализаразработана структурная схемапроектирования и разработки новогоспособа и эффективного технологическогопроцесса окончательной ВТО на примеремужского пиджака.

Установлено, что предпочтительной втехнологическом плане являетсяокончательная ВТО мужского пиджака содного навешивания.

Получены теоретическиематематические модели, в том числеалгоритмы для расчета параметровтеплофизических процессов и блок-схемыуправления теплофизическими процессамипри окончательной ВТО.

В третьей главе представленырезультаты экспериментальныхисследований теплофизических процессовокончательной влажно-тепловой обработкишвейных изделий для проверки сходимости результатов, стеорией, представленной в предыдущейглаве, а также оптимизация температурных ивременных параметров окончательнойВТО.

Объектом исследованийбыл выбран мужской пиджак, как наиболеесложное изделие. В процессе исследованийиспытывались пакеты 38 видов тканей сразличным содержанием искусственных исинтетических волокон.

Ниже приведеныэкспериментальные данные для пакетатканей исследуемого мужского пиджакасостоящего из ткани камвольной, арт. 218(шерсть 55%, полиэстер 45%), подкладки из тканиподкладочной арт. 2С2КВ, ГОСТ 20272-83 (вискоза100%) и ткани прокладочной с регулярнымклеевым точечным покрытием, арт. 86040 (лавсан67%, вискоза 33%, клеевой порошок П548).

Экспериментальныеисследования осуществлялись на специальноразработанном и изготовленном стенде(рисунок 4). При этом регистрация и записьтемпературных показателей ВТОпроизводились одновременно в 18 точкахпосредством малоинерционных термопар ХК0,2. Длякаждого конструктивного элемента мужскогопиджака были разработаны индивидуальныесхемы размещения термопар, как дляизмерения температурного градиента, так идля измерения температурного поля.Предложенный стенд позволяет моделироватьс достаточной точностью процессокончательной ВТО мужского пиджака ипроводить экспериментальные исследованияпроцессов теплового воздействия на егоосновные конструктивные элементы.

Рисунок 4 – Стенд дляисследований температурных параметроввлажно-тепловой обработки при прессованииконструктивных элементов мужского пиджакагде: 1 –установка для ВТО мужского пиджака; 2–парогенератор; 3 – компрессор; 4 – осциллограф с блоком питания

Полученные в результатеэкспериментальных исследований данныепозволили разработать математическиемодели перевода волокон тканей ввысокоэластическое состояние, а такжемодели тепловых процессов при прессовании,виброформовании и переводе взастеклованное состояние, для определениязначений температуры во времени вразличных точках по толщине пакетов тканейконструктивных элементов мужскогопиджака, а построенные графикиустанавливать характер распределениятемпературы в процессе ВТО.

При этом аппроксимация иее оценка проводились в процессе обработкиполученных данных с использованиемматематического аппарата программ «MathCad и Maple».

Для всех конструктивныхэлементов пиджака разработаныматематические модели процесса переводаволокон тканей в высокоэластическоесостояние, а также модели тепловыхпроцессов при прессовании,виброформовании и переводе волокон ткани взастеклованное состояние. Ниже для примераприведены некоторые из них. При переводеволокон тканей в высокоэластическоесостояние технологическим паром стемпературой Тпара 135оС:

Зависимость температурыот толщины пакета тканей во времени припропаривании спинки (рисунок 5):

1 - при t =0; T = 20,00 0,01b + 0,07b2 0,13b3 + 0,07b4;(37)

2 - при t =2; T = 102,16 68,91b + 96,59b2 99,05b3 + 46,92b4;(38)

3 - при t =4; T = 132,38 94,25b + 132,09b2 135,43b3 + 64,16b4;(39)

4 - при t =6; T = 143,50 103,58b + 145,16b2 148,82b3 + 70,50b4. (40)

где: b – толщина пакетатканей в мм;

t– длительностьобработки в секундах.

Рисунок 5 Распределениетемпературы по толщине пакета тканей припропаривании спинки. 1-до пропаривания,2-4 через 2, 4, 6, с пропаривания.

Зависимость температурыот времени по толщинам пакетов тканей припропаривании спинки (рисунок 6):

1- при b =0; T = 19,33+ 72,75t 24,41t2 + 4,55t3 0,32t4; (41)

2 - при b =0,6; T = 19,51 + 53,16t 17,83t2 + 3,33t3 0,24t4. (42)

Рисунок 6Распределение температуры во времени потолщинам пакета тканей при пропаривании спинки 1-на лицевойповерхности, 2-на толщине 0,6 мм

После перевода волоконтканей в высокоэластическое состояниестойка воротника, верх каждого рукава, верхрукавов ниже подокатников и клапаныкарманов одновременно прессуются,пропариваются с двух сторон с последующимпрессованием без пропаривания, а плечевыеокаты и лацканы одновременно прессуются ипропариваются со стороны лицевой частиизделия с последующим прессованием безпропаривания.

При этом: температурапара Тпара 135оС, температурарабочих поверхностей гладильных подушекТпод 150оС, температурарабочей части манекена Тман 110оС.

Зависимость температурыот толщины пакета тканей во времени припрессовании (рисунок 7):

1-при t = 1 с;T=121,69-18,979·b+5,382·b2-0,654·b3+0,0284·b4;(43)

2-при t = 2 с;T=129,04-16,838·b+3,965·b2-0,424·b3+0,0166·b4;(44)

3-при t = 3 с;T=140,68-20,117·b+4,471·b2-0,458·b3+0,0175·b4;(45)

4-при t = 4 с;T=144,58-6,047·b-0,176·b2+0,091·b3-0,0049·b4;(46)



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.