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 ||

Совершенствование процесса отбеливания хлопчатобумажных тканей композицией на основе оптического отбеливателя стильбентриазинового ряда

-- [ Страница 2 ] --

По результатам экспериментальной проверки влияния ООК на белизну х/б ткани было определено:

- использование в качестве диспергатора компонентов ООК глицерина приводит к увеличению диспергируемости ООК в 1,36 раза;

- компоненты ООК не оказывают влияния на оптический отбеливатель;

- образец х/б ткани отбеленный ООК - ярче, чем после обработки оптическим отбеливателем, более краснее и синее, значение хроматического индекса силы на 13 %, выше, чем у оптического отбеливателя, что указывает на то, что при одной и той же длине волны (400 нм) материал, отбеленный ООК, имеет на 13 % выше степень поглощения светового потока, чем оптический отбеливатель;

- снижение продолжительности процесса переноса ООК в волокна нитей х/б ткани с 30 до 20 мин, что позволяет повысить производительность стадии на 33 %;

- оптимальной температурой процесса нанесения ООК на волокна нитей х/б ткани является 35 °С;

- использование ООК в составе СМС при многократном нанесении на х/б ткань не приводит к снижению ее белизны, а компоненты ООК не накапливаются в х/б ткани;

- значение прироста белизны х/б ткани одинаково как при использовании ООК, так и при использовании ВКС ООК даже при ее длительном хранении.

В четвертой главе представлены результаты проверки адекватности предложенной математической модели, инженерная методика расчета процесса переноса ООК в нити х/б ткани с использованием предложенной схемы красильной машины, и результаты расчета себестоимости производства ООК в зависимости от выпускной формы.

Для проверки адекватности математического описания процесса и его дальнейшего практического использования, включая разработку инженерной методики расчета процесса переноса ООК в нити х/б ткани, необходимо экспериментально определить входящие в нее параметры: коэффициент диффузионного переноса ООК внутри нитей х/б ткани (D), растворимость ООК в СМС (C*), коэффициент адсорбционного равновесия (KA) и коэффициент массопереноса внутри микропор нитей х/б ткани ().

Параметры математической модели определялись при трех фиксированных температурах: 35, 50 и 75 °С.

В ходе экспериментального определения требуемых коэффициентов были получены следующие значения:

1) растворимость ООК в СМС (C*) малозависима от температуры в диапазоне 35-75 °С и имеет значение C* = 2,8·10-3 кг/м3;

2) значение коэффициента адсорбционного равновесия в ходе проведенных экспериментальных исследований (рис. 6) составило 412,05;

Рис. 6. Изотермы адсорбции ООК внутрь нитей х/б ткани при различных температурах: - 35 °С;
- 50 °С;
- 75 °С.

3) значение коэффициента диффузионного переноса ООК внутри нитей х/б ткани в температурном диапазоне 35-75 °С составило от 1,05·10-6 до 2,95·10-6 м2/с;

4) значение коэффициента массопереноса внутри микропор нитей х/б ткани в температурном диапазоне 35-75 °С составило от 2,01·10-6 до 2,2·10-6 м/с.

Полученные значения коэффициентов использовались в расчетных зависимостях для определения концентрации ООК в нитях х/б ткани.

Результаты вычислений в сопоставлении с фактическими экспериментальными данными представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Проверка адекватности предложенной модели реальному процессу

Исходная концентрация ООК в СМС, г/л Продолжительность процесса нанесения ООК на х/б ткань, с Концентрация ООК в х/б ткани, кг/м3 Погрешность, %
расчетное значение эксперимент
0,005 1197 1,150 1,133 1,5

Сравнивая результаты эксперимента и расчета с использованием математической модели (табл. 2), можно сделать вывод об их хорошей сходимости, а следовательно, и об адекватности математической модели процесса переноса оптически отбеливающей композиции в волокнах нитей х/б ткани реальному процессу. Расхождение между значениями, полученными расчетным и экспериментальным путем, не превышает 5 %.

Инженерная методика расчета предлагаемого способа переноса ООК на х/б ткань с использованием схемы красильной машины, изображенной на рис. 1, включает следующие этапы:

1 этап. Для расчета продолжительности процесса нанесения и средней концентрации ООК в нити х/б ткани (Cfib) определяются следующие величины:

- радиусы нитей основы (Rlon) и утка (Rtrv) х/б ткани;

- доли нитей основы (xlon) и утка (xtrv) в единице поверхности х/б ткани.

Для определения долей поверхности нитей основы и утка проводится анализ образцов ткани согласно ГОСТ 29104.3 - 91, в ходе которого определяется количество долей поверхности нитей утка (ntrv) и нитей основы (ntrv) по зависимостям (6) и (7):

, (6)

; (7)

- растворимость ООК в СМС (C*);

- долю межволоконного пространства нитей х/б ткани ();

- коэффициент равновесия адсорбции ООК на поверхности нити и растворенной в жидкости ее микропор (КА) из уравнения:

; (8)

- значение средней равновесной концентрации ООК в нити х/б ткани:

; (9)

- коэффициент диффузионного переноса ООК внутри микропор нити х/б ткани (D):

; (10)

- коэффициент массоотдачи при распыле раствора СМС из форсунок ():

, (11)

где А и В – коэффициенты, зависящие от режима подачи СМС (значений критерия Рейнольдса). Для определения значений А и В используется зависимость:

, (12)

где – диффузионный критерий Нуссельта;

– диффузионный критерий Прандтля;

– критерий Рейнольдса.

- площадь нитей на единицу поверхности х/б ткани:

(13)

где 165 и 445 количество нитей основы и утка на 10 см2 х/б ткани определяемых экспериментально.

- рассчитывается критерий БИО (Bi) для определения лимитирующей стадии
(Вi > 1) в процессе переноса ООК в нити х/б ткани, используя уравнение:

. (14)

При малых значениях критерия БИО (Вi << 1) скорость процесса определяется внешней диффузией или считается, что процесс протекает во внешнедиффузионной области, а при больших значениях БИО (Вi > 1) – скоростью внутренней диффузии (внутридиффузионная область)

2 этап. Определяется продолжительность процесса нанесения ООК на х/б ткань до достижения требуемого значения концентрации ООК в нитях х/б ткани 0,98 от концентрации насыщения:

(15)

Далее рассчитывается скорость движения х/б ткани (vL, м/мин):

. (16)

Длина L равна диаметру основания конуса факела распыла гидравлической форсунки. Значение длинны зоны нанесения, выбиралось из условия, что факел (или несколько факелов расположенных по ширине х/б ткани) распыла должен полностью перекрывать требуемую ширину х/б ткани.

3 этап. По уравнению (1) вычисляется средняя концентрация ООК в нити х/б ткани (Cfib) по окончанию процесса переноса. Уравнения для расчета величин Alon и Atrv выбираются в зависимости от значения критерия БИО: при Вi << 1 – уравнения (2)-(3), при Вi > 1 – уравнения (4)-(5).

Данная методика расчета может быть использована для любого типа ткани с различными диаметрами нитей основы и утка, а также для разных составов ООК.

Предлагаемая ООК готовится на основе оптического отбеливателя стильбентриазинового ряда. Производство ООК можно создать на существующем производстве оптического отбеливателя без изменения аппаратурного оформления.

Прирост белизны при использовании ООК (0,4 % от массы сухой моющей смеси (СМС)) составляет 56,789 %; для достижения полученного значения необходимо использовать 0,288 % от массы СМС оптического отбеливателя. Затраты на использование ООК вместо оптического отбеливателя приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Затраты на использование ООК вместо оптического отбеливателя

Наименование оптически отбеливающего вещества Цена за 1 т, руб. Концентрация ООВ необходимая для достижения прироста белизны х/б ткани в 56,789 %, % от массы СМС (на 100 % основного в-ва)
Оптический отбеливатель 161528 0,288
Оптически отбеливающая композиция (сух.
в.ф.)
102589 0,400
Оптически отбеливающая композиция (ВКС в.ф.) 99005 0,400

Использование ООК вместо оптического отбеливателя позволяет повысить прирост белизны х/б ткани до 56,789 % при снижении затрат на отбеливание с использованием сухой выпускной формы на 11,79 % а при помощи ВКС - 14,87 %.

Основные выводы и результаты работы

1. Предложена физическая модель процесса переноса ООК в волокна нитей х/б ткани.

2. Разработано математическое описание процесса переноса ООК в нити х/б ткани с учетом: типа ткани, геометрии волокон и нитей, способа их плетения, – позволяющее рассчитать концентрацию ООК в нитях х/б ткани в зависимости от начальной концентрации ООК в растворе СМС и времени пребывания в зоне нанесения ООК на х/б ткань.

3. Определена лимитирующая стадия процесса отбеливания - диффузия ООК к хлопковым волокнам в нитях х/б ткани.

4. Оценено влияние температуры процесса отбеливания на концентрацию ООК в волокнах нитей х/б ткани.

5. Предложена методика определения коэффициента массопереноса ООК из межнитиевого пространства к нитям х/б ткани.

6. Получена зависимость для расчета средней концентрации ООК в нити х/б ткани, учитывающая наличие лимитирующей стадии в процессе отбеливания.

7. Предложены наполнители для создания ООК: для увеличения выбираемости - соль морская (16,64 % от массы ООК), диспергируемости - глицерин (16,63 % от массы ООК), для повышения белизны х/б ткани - коралл (16,63 % от массы ООК) и активированный уголь (0,1 % от массы ООК).

8. Исследовано влияние рекомендованных наполнителей на качественные показатели ООК (белизна, оттенок, стойкость ООК при хранении, диспергируемость и накапливаемость при многократном отбеливании).

9. Предложены составы сухой ООК и в виде ВКС, позволяющие: повысить значение общей разницы цвета на 5,26 %, увеличить значение хроматического индекса силы на 13 % по сравнению со стандартным оптическим отбеливателем, уменьшить продолжительность процесса переноса компонентов ООК на 33 %, снизить температуру раствора СМС до 35 °С.

10. Предложена схема красильной машины и разработана инженерная методика расчета процесса отбеливания х/б ткани, позволяющая определить продолжительность нанесения ООК на х/б ткань для достижения заданной степени белизны, концентрацию ООК в нитях х/б ткани и скорость движения х/б ткани.

11. Реализация предложенной технологии производства ООК в сухой выпускной форме и в виде ВКС осуществлена на ОАО «Пигмент» в цехе № 20. Снижение затрат на отбеливание х/б ткани с использованием сухой выпускной формы составило 11,79 %, а при помощи ВКС - 14,87 %.

Основные обозначения

a - концентрация адсорбированной ООК в порах нитей х/б ткани, кг/м3; Clon - концентрация ООК в нити утка х/б ткани, кг/м3; Ctrv - концентрация ООК в нити основы х/б ткани, кг/м3; C0 - концентрация ООК в СМС, кг/м3; CV - концентрация ООК в межнитиевом пространстве х/б ткани, кг/м3; Cfib_S - концентрация ООК в диффузионном потоке к поверхности нити х/б ткани, кг/м3; Cfib_eqv - средняя равновесная концентрация ООК в нити х/б ткани, кг/м3; Cmp - концентрация ООК в диффузионном потоке в микропоре нити х/б ткани, кг/м3; C* - растворимость ООК в СМС, кг/м3; Cfib - средняя концентрация ООК в нити х/б ткани, кг/м3; D - коэффициент диффузионного переноса ООК внутри нитей х/б ткани, м2/с; D0 - коэффициент молекулярной диффузии ООК в СМС, м2/с; F - поверхность нитей х/б ткани, м2; H - толщина х/б ткани, м; jV - поток ООК к поверхности х/б ткани, кг/(м2·с); jfib_S - диффузионный поток ООК к поверхности нити х/б ткани, кг/(м2·с); jS - поток ООК внутрь нити х/б ткани, кг/(м2·с); jeluz - поток отработанной ООК с поверхности х/б ткани, кг/(м2·с); KA - коэффициент адсорбционного равновесия ООК на поверхности нити х/б ткани; k - среднее значение доли свободной поверхности нитей основы и утка из-за их перекрывания в х/б ткани; L - длина зоны нанесения ООК на х/б ткань, м; Rlon - радиус нити утка х/б ткани, м; Rtrv - радиус нити основы х/б ткани, м; R - средний радиус нитей х/б ткани, м; r - условный радиус нити х/б ткани, м; S - площадь х/б ткани, м2; SF - площадь нитей на единицу поверхности х/б ткани, м2/м2; xlon - доля нити утка в единице поверхности х/б ткани; xtrv - доля нити основы в единице поверхности х/б ткани; mf - коэффициент процесса адсорбции ООК к поверхности нити х/б ткани; mp - коэффициент процесса диффузии ООК к поверхности нити х/б ткани; S - коэффициент процесса массопереноса ООК к поверхности нити х/б ткани; - коэффициент массопереноса ООК внутри нитей х/б ткани, м/с; - доля межволоконного пространства нитей х/б ткани; - динамическая вязкость раствора СМС, Па·с; vF - расход ООК на единицу поверхности в зоне ее распыла, м3/(м2·с); vL - скорость движения х/б ткани, м/мин; - кинематическая вязкость раствора СМС, м2/с; - плотность раствора СМС, кг/м3; - продолжительность процесса нанесения ООК на х/б ткань, с; 1/2 - время, за которое концентрация ООК в нити достигает значения половины от максимально необходимой величины, с; Bi - диффузионный критерий бИО; NuD - диффузионный критерий нуссельта; PrD - диффузионный критерий прандтля; ReD - критерий рейнольдса.

Список публикациЙ

1. Мартьянов, К.И. Наполнители в оптически отбеливающих препаратах, увеличивающие белизну хлопковой ткани / К.И. Мартьянов, К.В. Брянкин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. №2 2012 – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2012. – С. 317 – 320.

2. Брянкин, К.В. Моделирование процесса переноса отбеливающей композиции на хлопчатобумажную ткань / К.В. Брянкин, К.И. Мартьянов, А.И. Леонтьева, А.А. Дегтярев // Вестник ТГТУ. №3 2012 - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2012. – С. 650 – 655.

3. Мартьянов, К.И. Снижение длительности процесса отбеливания хлопчатобумажной ткани при использовании отбеливающей композиции / К.И. Мартьянов, К.В. Брянкин // Перспективы науки. №10 2012 – Тамбов: Изд-во ТМБпринт, 2012. – С. 109 – 112.

4. Мартьянов, К.И. Применение нанокатализаторов в процессе отбеливания / К.И. Мартьянов, А.А. Логачева // Приоритетные направления развития науки и технологии: сб. докладов 8 Всероссийской научно-технической конференции. – Тула: Изд-во «Инновационные технологии», 2010. – С. 181 – 184.

5. Мартьянов, К.И. Применение оптически отбеливающих препаратов совместно с нанокатализаторами / К.И. Мартьянов, А.А. Логачева // Актуальные вопросы современной науки и образования: сб. материалов 5 Общероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Красноярск: Научно-иновационный центр, 2010. – С. 298 – 301.

6. Мартьянов, К.И. Эффективность применения наполнителей содержащих нанокатализаторы к оптически отбеливающим препаратам / К.И. Мартьянов, А.А. Логачева // Современная наука: теория и практика: сб. материалов 1 Международной научно-практической конференции. – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2010. – С. 54 – 56.

7. Леонтьева, А.И. Оптически отбеливающий препарат, в наполнители которого входят материалы в наноструктурированной форме / А.И. Леонтьева, К.И. Мартьянов, А.А. Логачева // Казанская наука. №9 вып. 1. – Казань: Изд-во Казанский Издательский Дом, 2010. – С. 155 – 159.

8. Мартьянов, К.И. Использование наполнителей в оптически отбеливающих препаратах / К.И. Мартьянов, А.А. Логачева // Техника и технология: новые перспективы развития: сб. материалов 1 Международной научно-практической конференции (13. 04. 2011). – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – С. 46 – 49.

Подписано в печать

Формат 60 84/16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательско-полиграфический центр ФГБОУ ВПО «ТГТУ»

392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, к. 14



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.