图3 X=0截面上不同位置的气压分布Fig.3 Pressure distribution at different positions on X=0 cross-section. (a) Traditional jet vortex spinning; (b) Self twist jet vortex spinning 在Z=1.85 mm的位置处,自捻型喷气涡流纺喷嘴内流场的负压值明显较传统型喷气涡流纺更低,而且该区域处于空心锭喷嘴外表面附近,界限明显。造成这种现象的原因是由于自捻型空心锭槽体的存在,高速旋转气流在遇到槽体结构后,会进入到槽体内部造成短暂停滞,使气压降低。相比于传统型喷气涡流纺,自捻型喷气涡流纺喷嘴内流场较低的负压现象更有利于纤维须条被吸入到成纱通道,保证纺纱过程的顺利进行,同时降低气流加捻过程中的落纤率。此外,自捻型空心锭壁面槽体结构所产生的负压效应可使自由端纤维贴伏空心锭壁面的作用效果更强尧山滑雪场,有利于自由端纤维在摩擦力矩的作用下产生自捻。2.6气流速度分布对比 相比于传统型喷气涡流纺,自捻型喷气涡流纺空心锭槽体尺寸相对流场模型较小,所以气压分布总体变化趋势并没有明显的改变。为进一步分析自捻型空心锭槽体结构的存在对喷嘴内流场分布特征的影响,在气流速度分布对比研究中,本文选择了近壁面处3个具有代表性的位置进行分析,分别提取气流切向速度、轴向速度、径向速度的数值模拟变化曲线。图4示出近壁面处不同位置的气流速度分布。
A—自捻型空心锭距离壁面母线0.1 mm处位置;B—传统型空心锭距离壁面母线0.1 mm处位置;C—自捻型空心锭槽体内几何中心线位置。图4 近壁面处不同位置的气流速度分布Fig.4 Velocity distribution in different positions near wall. (a) Tangential velocity distribution; (b) Axial velocity distribution; (c) Radial velocity distribution 由图4可得,自捻型喷气涡流纺喷嘴内流场近壁面处的各速度分量都有所提高,这是由于气流在槽体内产生短暂滞留,造成槽体附近的负压更低,使气流速度提高幅度较大体热边缘。传统型喷气涡流纺喷嘴内流场近壁面处的气流切向速度最大为135 m/s郑博闻,而自捻型喷气涡流纺喷嘴内流场近壁面处的气流切向速度最大为270 m/s,槽体内气流切向速度最大为240 m/s,轴向速度和径向速度值也都出现一定幅度的提高,但整体速度变化规律一致说木叶。切向速度的增大有利于提高自由尾端纤维的加捻效率,在切向作用和摩擦力矩的作用下,自由端纤维更容易产生自捻。径向速度的增大有利于纤维扩散,产生更多的边缘纤维。轴向速度的提高更有利于纤维紧贴伏于空心锭锥形曲面运动。3纱线结构性能对比3.1基本实验参数 样纱试纺实验是基于吴江盛泽京奕有限公司提供的MVS861喷气涡流纺纱设备。实验所纺纱线规格分别为19.4、14.5 dtex,纱线原料为粘胶纤维(兰精公司生产,长度为38 mm,线密度为1.3 dtex)。纺纱技术为传统型喷气涡流纺纱技术和自捻型喷气涡流纺纱技术。根据实验方案,实验过程中限定基本参数与测试仪器不变,结合纱线的品种和纺纱技术的改变,对比分析传统型和自捻型喷气涡流纺纱线结构、强力以及条干均匀度的变化。喷气涡流纺纱工艺参数如表1所示。粗条定量为360 g/5 m,粗条回潮率为11%,粗条不匀率为≤2%。纺纱车间相对湿度为(65±3)%,温度为(20±2)℃。3.2纱线结构对比分析 采用美国科视达公司研制的Hi-Scope 三维视频显微镜。选取一定长度的样纱制作实验标本,将样纱两端固定在观察玻璃片上,保持样纱上所观察部位原本的结构形态不受破坏魄狙,雅芳止汗香体露分别对19.4、14.5 dtex样纱实验标本进行热定型处理,处理温度为135 ℃,处理气体为饱和水蒸气,处理时间为30 min。样纱中粘胶纤维的化学结构受到热定型处理后将发生变化,该变化是不可逆的,这样经过湿热处理后的样本纱线将发生永久性定型,使得样纱纱线的结构形态可在观察实验过程中得到较好的保持。将19.4 dtex样纱置于160倍放大镜下观察纱线外观结构宋逸民 ,结果如图5所示。将纱线解捻,取出已经热定型的单根粘胶纤维,将其置于250倍放大镜下观察纤维的空间构象,结果如图6所示。 表1成纱工艺参数Tab.1Processparameters