ДИНАМИКА ЗАПОЛНЕНИЯ ВОЛОКНАМИ БУНКЕРНЫХ

УДК 677.021.178.001.5
ДИНАМИКА ЗАПОЛНЕНИЯ ВОЛОКНАМИ
БУНКЕРНЫХ ПИТАТЕЛЕЙ МАРКИ БЧМ1
И. П. МАЗЯР, В. С. СОКОВ, В. А. МЕШКОВ
(Ивановский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский
институт хлопчатобумажной промышленности, Ивановский ордена
Трудового Красного Знамени текстильный институт им. М. В. Фрунзе)
Поточные линии кипа – лента объединяют в единую технологическую цепочку разрыхлительно-трепальные агрегаты и чесальные машины, оснащенные бункерными питателями марки
БЧМ (рис. 1 ) . Для транспортировки волокнистой массы от агрегата 1 к бункерам 6 используется вентилятор 3
Распределение волокна по бункерам происходит последовательно, а небольшое количество волокна – возврат, не попавшее в бункер 6 последней машины, направляется по трубе 7 на агрегат 1 для
повторной обработки.
Транспортная скорость vтр воздуха на участке вентилятор 3 – первый бункер 6 зависит от
диаметра dTp трубы 4 и расхода Q воздуха вентилятором [11]:
где F – площадь поперечного сечения трубы.
При наличии в потоке п-го количества бункеров происходит постепенное уменьшение vтp до
величины v1 (после последнего бункера) при достоянном поперечном сечении воздуховода [21]:
Соединение бункеров между собой осуществляется воздуховодами прямоугольного сечения,
что обусловлено конструкцией верхней шахты бункера. Длина воздуховода может быть разной с
учетом размещения технологического оборудования; возможна утечка воздуха из емкости бункера
вследствие нарушения герметичности (через стенки и разводки между выводными валиками). В
этом случае скорость воздуха
где f'1 ...,fK1 – площади поперечных сечений воздуховода. Окончательно формула (2) принимает
вид
Следовательно, высота воздуховода меняется в зависимости от скорости воздуха перед
первым бункером и после последнего, а также количества бункеров, включенных в поток.
Волокнистая масса при входе в емкость бункера (рис. 2) находится под действием Q1 –
сил движущегося воздуха, создающего скорость v1, P – силы тяжести клочков, пучков и скоплений волокон (суммарной) и W– силы сопротивления воздуха, препятствующей выпадению (формированию волокнистого столба) продукта в бункер. При этом предусматривается отсутствие завихрений в воздушном потоке и каких-либо препятствий на пути движения (пруток подвижный или неподвижный).
1
Работа выполнена под руковдством проф., докт. техн. наук В.Д. Фролова.
№ 3 (201) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1991
Во время процесса наблюдаются явления, когда сила тяжести клочков, пучков и скоплений волокон меньше силы сопротивления воздуха (P=W): они витают, не осаждаясь в бункере; при
большей скорости воздуха клочки, пучки и скопления волокон поднимаются вверх (емкости) и уносятся по воздуховоду к следующему бункеру.
Скорость витания зависит от массы клочков, пучков и скоплений волокон, поперечного
сечения, удельного веса и числа Рейнольдса
где l– характерный линейный размер клочков, пучков и отдельных волокон, который обозначим
через d как диаметр шара;
v – кинематический коэффициент вязкости.
При входе воздуха в бункер наблюдается резкий переход его турбулентного движения в ламинарное, в результате чего коэффициент сопротивления падает, приближаясь к кривой, описываемой законом Стокса [2] C=24/R. Дифференциальное уравнение движения материала в бункере
принимает вид
С – коэффициент сопротивления;
γв – удельный вес воздуха;
F – главное сечение, перпендикулярное направлению движения;
γм – удельный вес материала;
g –ускорение свободного падения;
S – путь, проходимый примесями.
Подставляя эти величины в (7), после преобразований получаем
Или
Обозначая 18γBv/d2VM=A, имеем
Интегрируя (12), получаем
При t = 0, v1= 0 и const = 0, поэтому
№ 3 (201) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1991
Формула (14) показывает, что скорость формирования волокнистого столба в бункере зависит от времени (рис. 3) и подтверждает ранее сделанные выводы [3] при рассмотрении других
факторов. Скорость витания материала определяется из условия P = W, тогда
и зависит от линейных размеров клочков, пучков и скоплений волокон, удельного веса материала и
воздуха, кинематического коэффициента вязкости. На рис. 2-а показано направление движения
волокнистого потока при входе в бункер. Наиболее желательно иметь направление потока горизонтальным (vB), так как при ином направлении скорость v2 может быть больше или меньше ов, но при
v2>vB (рис. 2-6) происходит сдувание клочков и скопление волокон из воздуховода в бункер, а при
v <vв (рис. 2-е) следует увеличить ширину бункера, что нецелесообразно по конструкторским и
технологическим причинам.
В результате одновременного воздействия двух сил Р и Q, создающих две направленные
под углом скорости, движение волокнистого потока происходит по их результирующей (vрез).
Рабочая высота Н верхней шахты бункера на основании теории подобия [4] определяется
из
(время, необходимое на попадание материала в бункер, равно времени пребывания в бункере при
действии только скорости v2),
где l = 940 мм – рабочая ширина бункера, vвит=13,2 м/с, v1=12,5 м/с, H=1 м. Рабочая высота первого бункера равна 1 м, то есть с этой высоты начинается заполнение волокном емкости (формирование слоя).
ВЫВОДЫ
Теоретически определены скорость заполнения бункера в зависимости от времени; силы,
действующие на материалы, и высота верхней шахты бункера марки БЧМ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Талиев В. Н. Аэродинамика, вентиляция. – М., 1979.
2. Сорокин Н. С. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях.–
М.: Легкая индустрия, 1974.
3. Севастьянов А. Г., Аникин В. С, Сперанский В. И. Бункерный питатель –объект автоматического
регулирования//Текстильная промышленность. – 1968, № 11.
4. Лойцянский Е. Д. Механика жидкости и газа. – М., 1970.
Рекомендована кафедрой механической технологии текстильных материалов ИвТИ. Поступила
17.12.90.
№ 3 (201) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1991