Controle uniforme da umidade da tela para estudar a influência de parâmetros do impacto do ar em características de secagem da tela

Resumo

Apresentado aqui é um protocolo que garante a distribuição uniforme da umidade inicial dentro de um tecido e investiga os efeitos dos parâmetros termodinâmico de ar quente (velocidade, temperatura e direção) e espessura na secagem do tecido características (por exemplo, variação da temperatura) a condição do impacto do ar.

Resumo

A secura de impinging é agora uma maneira amplamente utilizada e eficaz para a secagem da tela devido a seu calor elevado e ao coeficiente de transferência maciça. Estudos prévios sobre secagem de tecidos têm negligenciado as contribuições da uniformidade de umidade e coeficiente de difusão para o processo de secagem; embora, foram mostrados recentemente para ter uma influência significativa em características de secagem. Este relatório esboça um procedimento passo a passo para investigar os efeitos de parâmetros do impacto do ar em características de secagem de um tecido controlando a uniformidade de sua distribuição da umidade da área. Uma unidade do ventilador do ar quente equipada com um bocal ajustável do ângulo é usada para gerar o fluxo de ar com velocidades e temperaturas diferentes quando o processo de secagem for gravado e analisado usando um thermograph infravermelho. Além, um padder uniforme é adaptado para assegurar a uniformidade da umidade da tela. A secagem de impinging é estudada circunstâncias iniciais diferentes mudando a temperatura, a velocidade, e a direção do fluxo de ar, a seguir a aplicabilidade e a adequação do protocolo são avaliados.

Introdução

A secagem de impinging é um método de secagem muito eficaz devido a seu calor elevado, coeficiente de transferência maciça, e tempo de secagem curto. Atraiu a atenção extensiva devido a suas aplicações numerosas que incluem a indústria química, alimento¹, matéria têxtil, tingimento², factura de papel^3,4, etc. Agora, a secagem de incidem é amplamente utilizada para suas características melhoradas do transporte, especial para a secagem dos Textiles no processo de ajuste do calor⁵.

A tela é incidem secada pelo arranjo do bocal para o ajuste do calor. A disposição do bocal afeta a uniformidade da temperatura de secagem, que tem uma influência significativa nas propriedades da tela, na eficiência de secagem, e na superfície da tela diretamente. Assim, é necessário compreender a distribuição da temperatura na superfície de matéria têxtil para projetar uma disposição melhor do bocal. Houve pouca investigação neste campo no presente, embora tenha havido uma abundância de pesquisas sobre o calor e umidade de transferência de desempenho do processo de secagem de tecido até agora. Algumas pesquisas concentraram-se principalmente na evaporação natural de um têxtil uma fonte de calor especificada, na qual o processo de secagem iminente não estava envolvido nesses estudos^6,7. Alguns têm se concentrado na transferência de calor e umidade da matéria têxtil com secagem de ar quente, mas a umidade e a temperatura têxteis foram assumidas como uniformes nesses estudos^8,9,10,11. Além disso, alguns destes estudos tentaram obter a variação da distribuição da temperatura com o tempo para estudar a transferência do calor e da umidade do Textile a secagem de incidem.

Etemoglu et al.² desenvolveram uma set-up experimental para a obtenção de variação de temperatura com o tempo do tecido e o tempo total de secagem, mas esta estrutura é limitada a medições de temperatura de ponto único. A distribuição inicial de conteúdo de umidade no tecido também é negligenciada neste tipo de pesquisa. Wang et al.¹² destinaram-se a obter distribuição de temperatura no tecido colando termopares na superfície têxtil em vários pontos, mas a distribuição da temperatura superficial não foi capaz de ser obtida com precisão com seu método. A obtenção da distribuição de temperatura na área de impacto do ar em um tecido com distribuição uniforme de umidade é importante para a produção industrial de impressão e tingimento, e fornecerá melhor orientação sobre a estratégia de distribuição e arranjo para o objeto secagem com um bocal multi-¹³. O procedimento a seguir fornece detalhes para estudar a transferência de calor e umidade de um tecido durante o processo de secagem iminente. O teor de umidade inicial é bem controlado para ser distribuído uniformemente, enquanto a temperatura da superfície em cada ponto do tecido é obtida através da set-up experimental.

A set-up experimental consiste em uma unidade de soprador de ar quente, unidade termográfica infravermelha, sistema padder uniforme e outros dispositivos auxiliares. A unidade do ventilador de ar quente fornece o ar quente com uma temperatura e uma velocidade especificadas em uma direção ajustável de acordo com as exigências experimentais. A unidade termográfica infravermelha registra o histórico de temperatura de cada processo de secagem iminente; assim, a temperatura em cada ponto de pixel do vídeo gravado pode ser extraída com uma ferramenta de pós-processamento de apoio. O sistema uniforme do padder controla a distribuição mesmo do índice de umidade em cada ponto da tela. Finalmente, a influência de parâmetros do choque do ar na secagem da tela característica com método de controle uniforme da umidade da tela é investigada. O processo pode ser realizado de forma reprodutível seguindo o protocolo padrão descrito abaixo.

Protocolo

1. equipamento experimental set-up

Nota: consulte a Figura 1.

1. Unidade de soprador de ar quente
   1. Assegure-se de que o ventilador de ar quente esteja conectado ao bocal de ar através de um encanamento resistente de alta temperatura do silicone que seja calor-isolado com material do asbesto. Ajuste gradualmente o bocal de ar ao ângulo desejável do inclinação para controlar a direção do fluxo de ar. Para este trabalho, o ângulo de inclinação, α, variou entre 60 ° e 90 °.
   2. Ligue o ventilador do ventilador de ar e o fio de resistência.
      Nota: a ordem na qual o ventilador e o fio de resistência estão ligados não podem ser invertidos.
   3. Ajuste a temperatura da tomada do ventilador de ar quente ajustando gradualmente a corrente através do fio da resistência com o controlador do ventilador de ar, e meça a temperatura do fluxo de ar usando o sensor de temperatura digital. Para este trabalho, a temperatura do ar quente, T, variou entre 70 ° c e 130 ° c.
   4. Meça a velocidade do fluxo de ar na saída do bocal de ar usando o anemómetro multifunctional handheld na temperatura ambiente (RT). Para este trabalho, a velocidade do ar quente, V_a, variou entre 8-20 m/s. Para a medição exata da velocidade do ar, a sonda deve ser perpendicular à direção do fluxo de ar.
   5. Ajuste gradualmente a velocidade de rotação do ventilador do ventilador de ar com o conversor de freqüência para obter a velocidade desejada do fluxo de ar. Cubra o bocal de ar com uma placa elevada da resistência térmica para dispersar o fluxo de calor para evitar dano térmico aos povos ou aos dispositivos.
2. Unidade termográfica infravermelha
   1. Fixe o termográfico infravermelho no quadro de suporte diretamente acima do bocal de ar com cerca de 1 m de distância. Conecte o termográfico infravermelho com o computador usando o cabo de rede. Poder no thermograph infravermelho e abrir o software da operação do thermograph infravermelho no computador. Selecione o modo de conexão como Ethernet para que um endereço IP seja atribuído automaticamente ao termográfico infravermelho pelo computador, e a temperatura do objeto pode ser lida em tempo real com o termográfico infravermelho.
   2. Fixe uma parte de amostra padrão da tela sobre o bocal de ar com o dispositivo elétrico da placa da agulha e ajuste a distância entre o bocal de ar e a amostra ao valor desejado. Neste trabalho, 30 milímetros é usado, que é 3x o diâmetro do bocal.
   3. Ajuste o foco da câmera e defina os parâmetros básicos através do computador. Abra a caixa de diálogo "parâmetros", defina a unidade de temperatura como ° c, defina o brilho térmico para 0,95, defina a umidade relativa do ambiente para 50%, defina a temperatura ambiente para 25 ° c e defina a distância entre o objeto medido e a câmera para 1,5 m. Isso garantirá que a temperatura medida esteja correta.
   4. Como a amostra testada da tela é preparada, repare-a na mesma posição que a amostra padrão da tela, a seguir Registre a temperatura da tela com o computador como um vídeo.
3. Sistema padder uniforme
   1. Certifique-se que o padder uniforme está conectado ao compressor de ar através do encanamento. Ligue o compressor de ar e defina a sua pressão máxima de saída para 0,8 MPa.
   2. Ajuste manualmente os reguladores de pressão para controlar a pressão de ar aos pares dos cilindros da braçadeira, que são conectados ao rolo superior do padder, de modo que a umidade residual na tela possa ser controlada. Assegure-se de que a pressão em ambos os lados do rolo seja igual de modo que o índice de umidade do tecido distribuído sobre cada área seja mesmo.
   3. O poder no padder, certifica-se que o rolo pode a rotação livremente, a seguir põr a amostra saturada da tela com suficiente absorção da umidade no rolo superior do padder uniforme, de modo que a tela testada possa ser espremida através do par e da umidade do rolo a distribuição dentro da tela pode ser controlada para ser uniforme.
   4. Desligue o padder.
4. Unidade de medição de peso e espessura
   1. Coloque uma balança eletrônica em uma plataforma horizontal e Tara-lo. Coloque pesos padrão na balança para calibração para que a amostra possa ser ponderada com precisão.
   2. Recorte uma amostra retangular de tecido com largura e comprimento de 10 cm e 31 cm, respectivamente. Ligue o instrumento de teste de espessura (consulte a tabela de materiais) e conecte-o ao computador. Coloc estas amostras da tela na plataforma do teste do FTT. Abra o software de operação do FTT, clique em "Iniciar" na interface de operação, em seguida, teste automaticamente a espessura do tecido pelo FTT e gravá-lo na interface de operação.
5. Unidade do fogão de secagem
   1. O poder no fogão de secagem e certifica-se que nenhuma amostra está na sala de secagem. Ajuste o fogão de secagem a uma alta temperatura (o ° c 120 é usado neste trabalho) por 30 minutos para evate a umidade absorvida pela parede interna do fogão.
   2. Pré-aqueça o fogão de secagem à temperatura desejada (o ° c 45 é usado neste trabalho) de modo que o fogão possa ser usado diretamente para amostras de secagem da tela.

2. teste de amostra e o processo de fabricação

1. Cortar tecidos quadrados de 250 mm x 250 mm do mesmo tecido usado para a amostra de tecido retangular com tesouras e uma régua de triângulo para a fabricação de espécimes de teste (área do tecido = 6,25 × 10⁴ mm²). Põr os espécimes da tela no fogão de secagem para evate a umidade residente absorvida do ambiente de modo que seu peso líquido possa ser obtido.
2. Tire um pedaço de amostra de tecido do fogão de secagem, em seguida, medir o peso inicial, W₀, da amostra com o equilíbrio eletrônico.
3. Mergulhe a amostra da tela na água por 5 minutos para assegurar-se de que a tela absorva a umidade até a saturação. Telha a amostra de tecido saturado sobre o rolo superior do padder uniforme para obter o desejado mesmo teor de umidade inicial.
4. Ligue o padder e defina uma pressão inicial com os reguladores de pressão. Como a amostra de azulejos passa através do casal de rolos, desligue o padder e retire a amostra do padder.
5. Meça o peso da amostra molhada da tela, W₁, da amostra com o contrapeso eletrônico. A humidade residual do tecido pode ser calculada como C = (w₁-w₀)/w₀, e a área de teor de humidade média no tecido pode ser calculada como w_a = (w ₁-W₀)/A.
6. Se o teor de humidade pretendido, C_d, não for obtido, seque os rolos com uma toalha ou toalha de papel primeiro e, em seguida, repita os passos 2.4-2.5 até C_d está definido.
7. Se necessário, corte uma tira da amostra da mesma tela usada preparando o espécime do teste, a seguir meça e registre sua espessura.

3. aquisição de dados, pós-processamento e análise

1. Como feito na etapa 1,1, ajuste a temperatura e a velocidade da tomada do ventilador de ar aos valores desejados e cubra o bocal com a placa elevada da resistência térmica. Uma vez que a amostra testada da tela é preparada (seção 2), fixe-a com o dispositivo elétrico da placa da agulha para o teste da seqüência e o poder no thermograph infravermelho. Comece a gravar a temperatura da amostra.
2. Remova a placa coberta que o ar quente pode impinge na superfície mais baixa da amostra testada diretamente. Observe as mudanças na temperatura de secagem do tecido no computador durante o processo de secagem. Quando a temperatura de secagem aumenta a um valor constante e dura aproximadamente 30 s, o que significa que o tecido amostrado está seco para o estado alvo, parar a gravação. Leve a amostra para longe da luminária e cubra o bico com a placa de alta resistência térmica novamente.
3. Se necessário, defina a área de análise de destino com uma ferramenta de pós-processamento de suporte para o termográfico infravermelho (para plotagem de dados, economia, etc.) para que as características de secagem (normalmente como a temperatura varia com o tempo) desse ponto do tecido testado possam ser Obtido.
4. Se necessário, navegue o vídeo para a porção de diferentes estágios de secagem e salve o quadro de vídeo como uma imagem colorida. Em seguida, a área da região seca por ar quente pode ser calculada pelo método de processamento de imagem de acordo com os seguintes passos¹⁴. Primeiro, cinza a imagem colorida com o método médio ponderado para escala de cinza da imagem, em seguida, esta a imagem de escala de cinza obtida com o método OStu definindo o limite para o valor de escala de cinza em que a temperatura na imagem está próxima ao ar quente Temperatura. Assim, a área da região seca pode ser calculada na imagem de binarização.
5. Repita as etapas 3.1-3.4 e registre as características de secagem de cada amostra de tecido ajustando a velocidade do fluxo de ar, temperatura, direção, bem como material de tecido, parâmetros físicos, etc.
6. Observe todas as diferenças a variação da temperatura do ar, velocidade do ar, direção do fluxo aéreo e espessura da tela.

Resultados

Os dados apresentados na Figura 2 são contornos típicos de temperatura para o tecido de algodão em diferentes estágios de secagem, a condição de que a velocidade do ar e a temperatura na saída do bocal sejam 20,0 m/s e 120 ° c, respectivamente. Pode ser figurado da Figura 2a, B, C, D que a secagem do impacto do ar, a temperatura decai do centro à periferia e dá forma a jogos de círculos concêntricos. Entretanto, ...

Discussão

Esta seção fornece algumas dicas necessárias para garantir resultados quantitativos confiáveis. Primeiramente, os espécimes da tela devem ser mantidos completamente secos para assegurar-se de que os pesos iniciais estejam corretos. Isto é realizável através do processo de secagem (isto é, usando um fogão de secagem apropriado). Se possível, uma umidade do ambiente que é mantida constante beneficia o experimento.

Em segundo lugar, os espécimes da tela devem ser bem processados para assegurar-se...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Soprador de ar	Zhejiang jiaxing hanglin equipamento eletromecânico co., Ltd.	HLJT-3380-TX10A-0.55	Volume de ar: 900 m3/s;
Anemômetro	KIMO	MP210	Faixa de medição: 0-40 m/s; Precisão: ± 0,1 m/s
Fogão de secagem	Shanghai Shangyi Instrument Equipment Co., Ltd.	Precisão DHG 101-0A	: 1 ° C; Faixa de controle de temperatura: 10-300 ° C
Balança Eletrônica	Hangzhou Wante Instrumento de Pesagem Co., Ltd.	WT1002	Precisão: 1 ° C; Faixa: 100 g
Instrumento de medição de estilo de tecido	SDL Atlas	M293
Testador de toque de tecido	SDLATLAS Ltd		Testador de espessura de tecido
Placa de alta resistência térmica	Baiqiang		Resistência à chama, a resistência ao calor é maior que 200 ° C
Tubulação de silício resistente a altas temperaturas	Kamoer	18 #	Faixa de temperatura: -60-200 ° C
Infravermelho Thermogragh	Hangzhou Meisheng Infravermelho < BR / > Optoelectronic Technology Co., Ltd.	R60-1009 Faixa de medição de	temperatura: -20-410 ° C; Erro máximo de medição: ± 2 ° C
Padder	Yabo textile machinery co., Ltd.		Pressão do rolo: 0,03-0,8 MPa; Pressão estável; Computador pessoal de fácil ajuste
	Lenovo Group.	L460
	Taiwan TES electronic industry co., Ltd.	Resolução 1311A	: 1 ° C; Faixa de medição de temperatura: -50-1350 ° O

Sensor de temperatura