新型熔喷气流模头的设计与数值分析
2021-07-26王玉栋姬长春王新厚高晓平
纺织学报 2021年7期
王玉栋, 姬长春, 王新厚, 高晓平
(1. 广西科技大学 生物与化学工程学院, 广西 柳州 545006; 2. 新疆大学 机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046; 3. 东华大学 纺织学院, 上海 201620; 4. 内蒙古工业大学 轻工与纺织学院, 内蒙古 呼和浩特 010051)
熔喷非织造技术具有流程短、生产效率高等特点,现已成为发展最迅速的非织造加工技术之一。熔喷生产设备中的关键部件之一是普通双槽形气流模头。从喷丝孔中挤出的聚合物熔体受到气流模头提供的2股高速高温气流的快速牵伸作用,从而形成熔喷纤维。熔喷纤维属于超细纤维,其细度达到微米级,最小直径可接近纳米级别[1]。与常规纤维相比,熔喷纤维的优点突出,其直径较小,比表面积较大,且发展前景良好。熔喷纤维制品可广泛用于纺织、冶金、化工、医药、电子、食品、环保和汽车等领域[2-4]。
对熔喷流场的研究是整个纤维拉伸机制研究的基础,熔喷模头下方的高速高温流场不仅影响纤维的直径,而且决定纤维的性能,因此,很多科研人员对熔喷流场进行了研究。Harpham等[5-6]借助于测速管和热电偶对双槽形气流模头的低速空气射流进行在线测量,总结出普通双槽形气流模头流场中的速度经验公式和温度经验公式。国内一些研究人员使用精度更高的热线风速仪等测量了双槽形熔喷气流模头的流场分布,得到了空气射流的速度变化及温度变化[7-9]。在流场数值模拟方面,Krutka等[10]最早对双槽形气流模头的低速流场进行研究,并揭示了在双槽形熔喷模头流场中存在三角回流区。……
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