喷气涡流纺喷嘴喷孔参数的分析

喷气涡流纺是利用喷嘴内高速气流的旋转对纤维加捻成纱的设备,为了分析喷嘴的结构参数对成纱质量的影响,选择喷嘴的喷孔直径d为0.5 mm,分别在不同喷孔数量n(5,6)及不同喷孔角度θ(60°,65°,70°,75°,80°)下,在新型涡流纺纱机上对粘胶原料进行纺纱实验。实验结果得到了喷孔最优结构参数:喷孔孔径×数量φ0.5×5;喷孔角度70°。     

喷气涡流纺工艺及其产品开发

研究喷气涡流纺中喷嘴气压、喷嘴入口与前罗拉钳口间距离对涤/棉70/30混纺纱、粘胶纱和竹浆纱纱线性能的影响,并对喷气涡流纱与环锭纱的成纱纱线性能进行了对比.研究表明:喷嘴气压与纤维刚度有较大关系,纤维刚度大,则喷嘴气压应高,以保证加捻的效率和成纱强力,一般应为0.40～0.55MPa;前罗拉钳口与喷嘴入口的距离与所加工的纤维长度有关,纤维长度大,则该距离应大,一般在13～16mm;喷气涡流纱的条干均匀度较喷气纱和环锭纱要差一些,但毛羽较之有显著减少.     

喷气涡流纺锥面体结构参数的优化

锥面体是喷气涡流纺喷嘴的重要组成部分,为了研究锥面体结构参数对纺纱的影响,对喷气涡流纺锥面体的结构参数(尖端锥度γ、尖端内径d’)进行了研究,选择6种尖端锥度γ(7.5°、10°、12.5°、15°、17.5°、20°)和6种尖端内径d’(1 mm、1.1 mm、1.2 mm、1.3 mm、1.4 mm、1.5 mm),以39 mm×1.23 dtex粘胶纤维为原料在喷气涡流纺纱小样机上进行纺纱实验,实验研究结果表明:γ为12.5°～15°,d’为1.3 mm～1.4 mm是锥面体的最佳结构参数。     

喷气涡流纺的技术特点与工艺研究

本文主要介绍了喷气涡流纺（MVS）的成纱原理及其技术特点，对其成纱工艺进行了研究，提出了制定工艺的重点及涡流纺纱的应用方向。     

喷气涡流纺黏胶针织物的柔软整理工艺研究

选用仿天丝硅油-819柔软剂,对喷气涡流纺黏胶纱制备的双罗纹纬编针织物进行柔软整理工艺优化,经单因子和正交实验,探讨了柔软剂质量分数（按织物质量计算）、柔软整理温度和柔软整理时间对织物静态悬垂系数、弯曲长度、纵向折痕回复角、弯曲刚度、弯曲滞后矩等织物柔软性能指标的影响,得到柔软剂整理的优选工艺参数为：柔软剂质量分数（按织物质量计算）4％,柔软整理温度50℃,柔软整理时间40 min.     

喷气涡流纺喷嘴内气流流动的二维数值模拟

 为探讨喷嘴内部气流流动特征对纤维加捻成纱的作用,建立计算流体动力学(CFD)模型,对喷气涡流纺喷嘴中的气流流动进行二维数值模拟,并根据计算结果分析喷嘴内高速气流的速度场和压力场分布。模拟结果表明:气流的最大速度可达超音速,由于切向速度所产生的离心力和加捻作用,纤维的尾端从纤维束中分离出来,并旋转加捻到纤维束上,形成具有真捻的纱线;喷嘴入口区域的压力小于外界气压,这有利于由前罗拉钳口处输出的纤维束吸入喷嘴。研究还表明CFD技术是研究喷气涡流纺喷嘴内气流流动的重要手段。     

喷气涡流纺纺纱工艺参数的优化设计

采用二次通用旋转组合的设计方法,对喷气涡流纺纺纱技术的3个主要工艺参数——喷嘴压力、前罗拉到纺锭顶端的距离、纺纱速度进行了优化组合,分析了它们与纱线性能指标之间的关系,得出了纺纱最佳工艺参数。高比例彩棉和白棉混合纺纱时,上述3个参数分别为0．4MPa、19mm、320m／min。     

喷气涡流纺初探

喷气祸流纺是利用高速气流和喷嘴内部各部件的配合作用成纱的。在纺纯棉纱时，纱线强力比喷气纺（MJS）提高近1/4。文章通过对喷气涡流坊喷嘴的结构和高速气流作用的分析．讨论了该成纱方法的成纱机理，并对其纺纱装置、成纱结构扣成纱性能进行了初探。     

喷气涡流纺喷嘴参数对内流场特性的影响

为探究高速气流在喷气涡流纺内流道的流场特性规律,课题组基于FLUENT建立喷嘴的参数化模型,采用单一变量法分别研究喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷嘴内流场的影响。结果表明：受引导部件的影响,内流场气流特性分别存在不规则性,且有较多的回流和涡流现象的存在;随着喷孔数量的增加,喷孔出口气流速度略有增大,内流场涡流现象减少,气流旋转性能显著增强;随着喷孔倾角的增大,气流速度峰值先增大后减小,导引部件螺旋面两侧的轴向速度和切向速度分布有明显不同,而当喷孔倾角超过70°后角度对速度的影响逐渐减弱;随供气压力的增加,气流速度增大,气流旋转特性增强,纱线加捻效果有所提高。该研究对于喷气涡流纺喷嘴的结构设计具有参考价值。     

喷气涡流纺喷嘴结构对流场影响的研究进展

喷嘴作为喷气涡流纺的关键部件,其结构参数（前罗拉夹持点到空心锭子距离、导引体结构、喷气孔结构、空心锭子结构、涡流室结构等）对纺纱质量有重要影响。回顾了喷嘴结构的基础研究进展,分析了关于喷嘴结构的研究方法以及数值模拟的应用。总结了主要结构参数对纺纱质量的重要影响;对比了单独考虑流场、考虑纤维与气流耦合以及纺纱实验的研究方法得到不同最优结构参数的原因,阐述了仅依托流场分析的不足之处;提出应选用合适的流场分析模型,同时考虑纤维特性的分析会更有价值。最后展望了喷嘴结构研究未来发展方向,以期共同推进喷气涡流纺技术的快速发展。     

A numerical and experimental study on the effect of the orifice angle of vortex tube in vortex spinning machine

In order to study the effect of orifice angle of vortex tube on yarn forming in jet vortex spinning, eight levels of nozzle angle are designed, from 40° to 65°, and the corresponding three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) models are established to conduct the numerical simulation of the airflow in the nozzle. Through the analysis of numerical simulation, the pressure and velocity distribution are made clear which provides reference for the future design of the vortex tube. Simulation results show that when the orifice angle is around 50°, the airflow state within the nozzle has a large negative pressure with appropriate axial and tangential velocity, which is conducive to the formation of the open ends of fibers and twisting, and the yarn quality is better. Spinning experiment results prove that single yarn strength is the maximum, the irregularity of single yarn strength is the minimum, and other yarn properties are superior with the orifice angle at 50°, which shows a good agreement with the simulation results.     

Effect of the distance between jet orifice and nozzle Alex on properties of vortex spun yarn

This study focuses on the effect of various distances between the jet orifice and the nozzle Alex on the properties of the vortex spun yarn. Four levels of the distance are designed within certain range. Building three-dimensional computational fluid dynamics models, we use the method of numerical simulation to calculate the inner fluid field of nozzle. The results showed that the distance typically affected the airflow movements, particularly in tangential velocity, and the smaller d is beneficial to diffuse the airflow uniformly and to improve the quality of vortex spun yarn. The corresponding experiments have been carried out. In this paper, 100% viscose drawing slivers are spun into vortex spun yarn, and their physical properties are tested. Spinning experiment results prove that when the distance is minimum under the condition of avoiding the high-speed airflow shooting out from the jet orifices colliding with the cone body, the yarn strength reaches the maximum value, while the unevenness of breaking strength meets the minimum, and the other yarn properties are superior, which shows a good agreement with the simulation results.     

喷气涡流纺喷嘴内部三维流场的数值研究

采用3D CFD建立喷气涡流纺喷嘴结构模型,应用Fluent 6.2流体计算软件对模型内气流场进行数值模拟,表征了喷嘴内部三维流场的流动状态,解析了喷嘴内气流流场的压力场和速度场分布,分析了流场与成纱机制的相关关系。研究表明:压缩气流经喷孔后在喷嘴内形成三维旋转气流,切向、轴向气流速度分布符合旋转气流理论;切向气流对边缘自由端纤维加捻,轴向气流对纤维束的牵伸作用可忽略,径向气流对纤维束起膨胀作用,在切向气流作用下获得更多的包缠纤维;喷嘴内部静压呈U形分布;边缘自由端纤维在不同位置加捻程度的差异导致纱线捻度不匀。     

喷气涡流纺成纱工艺对竹浆纤维色纺纱性能的影响

为进一步拓展喷气涡流纺织品种及提高传统色纺纱加工效率,利用Box-Behnken设计实验方案,借助软件Minitab 16,分析喷气涡流纺工艺参数对竹浆纤维色纺纱性能的影响。结果表明：成纱工艺对色纺纱断裂强度的影响较为复杂,其中纺纱速度及纱线线密度对色纺纱断裂强度的影响受喷嘴气压不同取值影响;色纺纱条干不匀主要受纺纱速度和纱线密度影响,提高纺纱速度使纱线条干不匀先减后增,而减小纱线线密度将显著恶化色纺纱条干;色纺纱毛羽主要受喷嘴气压和纺纱速度影响,降低喷嘴气压及提高纺纱速度均会使纱线毛羽增加;色纺纱直径主要受喷嘴气压和纺纱线密度影响,增加喷嘴气压或减小纱线线密度,均会使色纺纱直径明显减小。     

基于有限元模型的喷气涡流纺纤维运动轨迹模拟

为模拟喷气涡流纺气流加捻过程中自由端纤维的运动轨迹,针对喷气涡流纺气流加捻过程中自由端纤维柔性体的动力学特点,基于弹性细杆单元建立纤维有限元模型,结合喷气涡流纺气流加捻腔内流场的气压、速度分布特征,确立自由端纤维柔性体有限元动力学微分方程,遵循力学平衡、能量守恒、质量守恒和动量守恒等原理,解析自由端纤维柔性体有限元动力学微分方程的待定系数,数值模拟自由端纤维在加捻腔内高速旋转气流作用下的运动轨迹;利用示踪纤维法对有限元模拟纤维运动轨迹的理论结果进行验证。结果表明,基于弹性细杆单元的有限元模型对于模拟纤维运动轨迹具有一定可行性和有效性。     

涡流纺纱中纺纱腔内气流结构数值模拟

 利用Fluent软件对涡流纺纱中流场进行了三维动力学模型仿真,研究了进气喷嘴、纺纱腔与空心锭子之间间隙、出口负压强度等参数对纺纱腔内气流结构的影响,并讨论其对纱线特性的影响。研究结果显示：在流量相同情况下,纺纱腔内涡流强度和均匀性与进气喷嘴方向及数量、纺纱腔与空心锭子间隙等相关。进气喷嘴轴线方向越接近纺纱腔横截面方向、纺纱腔与空心锭子间隙越小,涡流强度越大,而进气喷嘴数量越多,涡流形态越均匀稳定;间隙出口负压强度决定纺纱腔内轴向气流速度,该参数由纱线种类及其特性决定。     

喷气涡流纺纱线拉伸断裂强力预测模型构建与验证

为更好理解喷气涡流纺纱线结构对纱线强力的影响机制,实现纱线结构优化设计,首先在观察与分析喷气涡流纺纱线结构基础上,构建了喷气涡流纺纱线的几何结构模型;阐述了喷气涡流纺纱线内纤维的受力情况,以此得出喷气涡流纺纱线拉伸断裂强力的数学模型;通过对喷气涡流纺纱线拉伸断裂强力预测值与实测值的比较进行模型验证。研究结果表明：纱线强力预测模型对纱线拉伸断裂强力的预测结果与实测值较接近,同时,纱线中毛羽纤维造成的纱线半径计算的误差会影响到模型预测结果的精确性。     

双喷嘴喷气纺纱机上两个喷嘴喷射孔位置的优化

双喷嘴喷气纺纱机上两个喷嘴喷射孔位置是影响纱线强力的主要参数。为了进一步提高喷气纱强力,主要利用了通用旋转组合设计方法研究喷气纺纱机上两个喷嘴喷射孔的打孔位置与喷气纱强力的关系,建立了优化数学模型,并给出了优化后的参数。