Методическая статья

Ткань Влаги Равномерное управление для изучения влияния воздуха Impingement Параметры на характеристики сушки ткани

4.8K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/59522

⸱

19 августа 2019 г.

 ,  ,  ,  , 
1Faculty of Mechanical Engineering & Automation, Zhejiang Sci-Tech University

В этой статье

Краткое содержание

Представлен протокол, который гарантирует равномерное распределение первоначальной влаги внутри ткани и исследует влияние термодинамических параметров горячего воздуха (скорость, температура и направление) и толщины на сушке ткани характеристик (например, изменение температуры) при условии нарушения воздуха.

Аннотация

Посягая сухость в настоящее время широко используется и эффективный способ для сушки ткани из-за его высокой температуры и коэффициента передачи массы. Предыдущие исследования по сушке тканей игнорировали вклад аравномерности влаги и коэффициента диффузии в процесс сушки; однако в последнее время было доказано, что они оказывают значительное влияние на характеристики сушки. В настоящем докладе излагается поэтапная процедура для изучения влияния параметров загрязнения воздуха на характеристики сушки ткани путем контроля однородности ее распределения влаги в области. Для генерации воздушного потока с различными скоростями и температурами используется блок воздуходувки, оснащенный регулируемым углом, в то время как процесс сушки регистрируется и анализируется с помощью инфракрасного термографа. Кроме того, единый колодки адаптированы для обеспечения однородности влаги ткани. Посягает сушка изучается в различных начальных условиях путем изменения температуры воздушного потока, скорости и направления, затем оценивается применимость и пригодность протокола.

Введение

Потопительная сушка является очень эффективным методом сушки из-за его высокой температуры, коэффициента передачи массы и короткого времени сушки. Он привлек широкое внимание из-за его многочисленных приложений, включая химическую промышленность, пищевые1, текстиль, окрашивание2, бумага решений3,4и т.д. Теперь, посягая сушка широко используется для его расширения транспортных характеристик, особенно для сушки текстиля в процессе настройки тепла5.

Ткань посягает на сушат насадки массива для настройки тепла. Расположение сопла влияет на однородность температуры сушки, что оказывает значительное влияние на свойства ткани, эффективность сушки, а также на поверхность ткани непосредственно. Таким образом, необходимо понимать распределение температуры на текстильной поверхности, чтобы спроектировать лучший массив сопла. Там было мало исследований в этой области в настоящее время, хотя там было много исследований по тепловой и влажности передачи производительности процесса сушки ткани до сих пор. Некоторые исследования в основном были сосредоточены на естественном испарении текстиля под указанным источником тепла, в котором посягающий процесс сушки не был вовлечен в эти исследования6,7. Некоторые из них были сосредоточены на тепло и влагу передачи текстиля с горячим воздухом сушки, но текстильная влаги и температуры, как предполагается, равномерной в этих исследованиях8,9,10,11. Кроме того, в некоторых из этих исследований была предпринята попытка получить изменение распределения температуры со временем для изучения передачи тепла и влаги текстику под сушки.

Etemoglu et al.2 разработали экспериментальную настройку для получения изменения температуры со временем ткани и общим временем сушки, но эта установка ограничивается одноточечными измерениями температуры. Первоначальное распределение содержания влаги в ткани также игнорируется в этом типе исследований. Wang et al.12 предназначены для получения распределения температуры на ткани путем вставки термопар на текстильной поверхности в различных точках, но распределение температуры поверхности не было в состоянии быть точно получено с их методом. Получение распределения температуры в зоне посягания воздуха на ткани с ровным распределением влажности имеет важное значение для промышленной печати и окрашивания производства, и это обеспечит лучшее руководство по распределению и расположению стратегии для объекта сушки с мульти-сопло13. Следующая процедура содержит подробную информацию для изучения передачи тепла и влаги ткани во время процесса посягания. Первоначальное содержание влаги хорошо контролируется для равномерного распределения, в то время как температура поверхности в каждой точке ткани получается с помощью экспериментальной установки.

Экспериментальная установка состоит из блока воздуходувки, инфракрасного термографа, единой системы плендеров и других вспомогательных устройств. Блок воздуходувки горячего воздуха поставляет горячий воздух с определенной температурой и скоростью в регулируемом направлении согласно экспериментальным требованиям. Инфракрасный термограф записывает температурную историю каждого процесса сушки, посягающего на них; таким образом, температура в каждой пиксельной точке записанного видео может быть извлечена с помощью вспомогательного инструмента после обработки. Единая система пдров контролирует равномерное распределение содержания влаги в каждой точке ткани. Наконец, исследуется влияние параметров понагивания воздуха на сушку тканей, характерную с помощью равномерного метода контроля влажности ткани. Этот процесс может осуществляться воспроизводимым образом в соответствии со стандартным протоколом, описанным ниже.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Экспериментальная установка буровой установки

ПРИМЕЧАНИЕ: См. Рисунок 1.

  1. Горячий воздуходувки блок
    1. Убедитесь, что воздуходувка подключена к сопло воздуха через высокотемпературный силиконовый трубопровод, который теплоизолирован асбестовым материалом. Постепенно отрегулируйте сопло воздуха к желательному наклонному углу для управления направлением воздушного потока. Для этой работы угол наклона, q, варьировался от 60 до 90 евро.
    2. Включите вентилятор воздуходувки и провод сопротивления.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Порядок, в котором вентилятор и сопротивление провода включены не могут быть отменены.
    3. Установите температуру розетки воздуходувки, постепенно регулируя ток через провод сопротивления с контроллером воздуходувки, и измерять температуру воздушного потока с помощью цифрового датчика температуры. Для этой работы, температура горячего воздуха, T, варьировалась от 70 до 130 градусов по Цельсию.
    4. Измерьте скорость воздушного потока на розетке сопла воздуха с помощью портативного многофункционального анемометра при комнатной температуре (RT). Для этой работы скорость горячего воздуха, Va, варьировалась от 8-20 м/с. Для точного измерения скорости воздуха зонд должен быть перпендикулярно направлению воздушного потока.
    5. Постепенно отрегулируйте скорость вращения вентилятора воздуходувки с преобразователем частоты для того чтобы получить пожеланную скорость потока воздуха. Обложка сопла воздуха с высокой тепловой доской сопротивления, чтобы разогнать тепловой поток, чтобы избежать теплового повреждения людей или устройств.
  2. Инфракрасный термограф
    1. Зафиксите инфракрасный термограф на опорную раму прямо над воздушным соплом на расстоянии около 1 м. Соедините инфракрасный термограф с компьютером с помощью сетчатого кабеля. Питание на инфракрасном термографе и открыть программное обеспечение работы инфракрасного термографа на компьютере. Выберите режим соединения как Ethernet, чтобы IP-адрес автоматически присваивался инфракрасному термографу компьютером, и температура объекта может быть прочитана в режиме реального времени с помощью инфракрасного термографа.
    2. Исправьте кусок стандартного образца ткани над соплом воздуха с приспособлением пластины иглы и отрегулируйте расстояние между соплом воздуха и образцом к нужному значению. В этой работе используется 30 мм, что в 3-х раз больше диаметра сопла.
    3. Отрегулируйте фокус камеры и установите основные параметры с помощью компьютера. Откройте диалоговую коробку "параметры", установите температурный блок до градуса По Цельсию, установите тепловое сияние до 0,95, установите относительную влажность окружающего среды до 50%, установите температуру окружающей среды до 25 градусов по Цельсию и установите расстояние между измеренным объектом и камерой до 1,5 м. Это гарантирует правильность измеренной температуры.
    4. По мере того как испытанный образец ткани подготовлен, зафиксирует его на таком же положении как стандартный образец ткани, тогда записывает температуру ткани с компьютером как видео.
  3. Единая система колодки
    1. Убедитесь, что единый колодки подключен к воздушному компрессору через трубопровод. Питание на воздушном компрессоре и установить его максимальное давление выходного воздуха до 0,8 MPa.
    2. Вручную отрегулируйте регуляторы давления для того чтобы контролировать давление воздуха к паре цилиндров зажима, которые соединены к верхнему ролику padder, ТАК ЧТО остаточная влажность в ткани можно контролировать. Убедитесь, что давление с обеих сторон ролика равны, так что содержание влаги ткани распределены по каждой области равномерно.
    3. Мощность на подушечном подушечном, убедитесь, что ролик может врать свободно, а затем положить насыщенный образец ткани с достаточным поглощением влаги на верхний ролик единого пдрона, так что испытанная ткань может быть продавлена через ролик пару и влаги распределение внутри ткани можно контролировать, чтобы быть однородным.
    4. Отключите колодки.
  4. Единица измерения веса и толщины
    1. Поместите электронную шкалу на горизонтальную платформу и затаив ее. Поместите стандартные веса на баланс для калибровки, чтобы образец мог быть точно взвешен.
    2. Вырежьте прямоугольный образец ткани шириной и длиной 10 см и 31 см соответственно. Мощность на толщину испытательного инструмента (см. Таблицаматериалов) и подключите его к компьютеру. Поместите эти образцы ткани на тестовую платформу FTT. Откройте программное обеспечение для работы FTT, нажмите кнопку "начать" на интерфейсе операции, затем автоматически проверить толщину ткани по FTT и записать его на интерфейсе операции.
  5. Сушилка плиты единицы
    1. Питание на сушильной плите и убедитесь, что образцы не находятся в сушильной комнате. Установите сушильную печь до высокой температуры (120 градусов по Цельсию используется в этой работе) в течение 30 минут, чтобы испарять влагу, поглощаемую внутренней стенкой плиты.
    2. Разогреть сушильную печь до нужной температуры (45 градусов по Цельсию используется в этой работе), так что печь может быть использована непосредственно для сушки образцов ткани.

2. Тестирование образца и производственный процесс

  1. Вырезать квадратные ткани 250 мм х 250 мм из той же ткани, используемой для прямоугольной ткани образца с ножницами и треугольник линейки для производства тестовых образцов (площадь ткани No 6,25 и 104 мм2). Положите образцы ткани в сушильную печь, чтобы испарять резидентную влагу, поглощаемую из окружающей среды, так что их чистый вес может быть получен.
  2. Выньте один кусок ткани образца из сушильной плиты, а затем измерить первоначальный вес, W0, образца с электронным балансом.
  3. Погрузите образец ткани в воду в течение 5 мин, чтобы убедиться, что ткань поглощает влагу до насыщения. Плитка насыщенной ткани образца на верхний ролик единого колодки для получения желаемого даже первоначального содержания влаги.
  4. Мощность на кодру и установить начальное давление с регуляторами давления. Как плитка образец проходит через ролик пару, выключить колодки и удалить образец из колодки.
  5. Измерьте вес образца влажной ткани, W1, образца с электронным балансом. Остаточная влажность ткани может быть рассчитана как C q (W1-W0)/W0, и область среднего содержания влаги в ткани может быть рассчитана как Wa (W 1-W0)/A.
  6. Если желаемое содержание влаги, Cd, не получается, высушите ролики полотенцем или бумажным полотенцем, а затем повторите шаги 2.4-2.5 до тех пор, пока Cd не будет установлен.
  7. При необходимости вырежьте образец полосы из той же ткани, которая используется для подготовки испытательного образца, затем измерьте и зафиксируйте его толщину.

3. Сбор данных, постобработка и анализ

  1. Как это делается в шаге 1.1, установите температуру розетки и скорость воздуходувки до желаемых значений и покройте сопло высокой тепловой доской сопротивления. После того, как испытанный образец ткани подготовлен (раздел 2), исправить его с иглой пластины приспособление для последовательности тестирования и мощности на инфракрасном термографе. Начните записывать температуру образца.
  2. Удалите крытую доску, которую горячий воздух может посягать на нижнюю поверхность проверенного образца напрямую. Наблюдайте за изменениями температуры сушки ткани на компьютере во время процесса сушки. Когда температура сушки повышается до стабильного значения и длится около 30 с, что означает, что отобранная ткань сухая до целевого статуса, прекратите запись. Возьмите образец от прибора и прикрыть сопло с высокой тепловой доске сопротивления снова.
  3. При необходимости установите область целевого анализа с помощью вспомогательного пост-обработки инструмента для инфракрасного термографа (для построения данных, сохранения и т.д.), чтобы функции сушки (обычно, как температура изменяется со временем) этой точки проверенной ткани может быть Получить.
  4. При необходимости перейдите видео на часть различных этапов сушки и сохраните видеорамку в виде красочного изображения. Затем площадь региона, высушенного горячим воздухом, может быть рассчитана методом обработки изображений в соответствии со следующими шагами14. Во-первых, серый красочное изображение с средневзвешенным методом для серого масштаба изображения, а затем binarize полученные серые изображения с методом OSTU, установив порог серого значения, в котором температура на изображении близко к горячему воздуху Температура. Таким образом, площадь высушенного региона может быть рассчитана по изображению бинареизации.
  5. Повторите шаги 3.1-3.4 и запишите характеристики сушки каждого образца ткани путем регулировки скорости потока воздуха, температуры, направления, а также материала ткани, физических параметров и т.д.
  6. Наблюдайте за всеми различиями при различной температуре воздуха, скорости воздуха, направлении воздушного потока и толщине ткани.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Данные, представленные на рисунке 2, являются типичными температурными контурами для хлопчатобумажной ткани на различных стадиях сушки при условии, что скорость и температура воздуха в розетке сопла составляют 20,0 м/с и 120 градусов по Цельсию, соответственно. Это можно понять из рисунка 2A,B,C,D, что под воздухом посягает сушки, температура распадается от центра к периферии и формы наборов концентрических круг...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

В этом разделе приведены несколько советов, необходимых для обеспечения надежных количественных результатов. Во-первых, образцы ткани должны быть полностью сухими, чтобы обеспечить правильный первоначальный вес. Это достижимо через процесс сушки (т.е. с помощью подходящей сушильной плиты). Если это возможно, влажность окружающей среды, которая сохраняется постоянно выгоды эксперимента.

Во-вторых, образцы ткани должны быть хорошо обработаны, чтобы убедиться, что влага в каждой области ткани явл...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа была поддержана NSFC-Чжэцзян Совместный фонд интеграции и информатизации (грант номер U1609205) и Национальный фонд естественных наук Китая (грант номер 51605443), Ключевой проект исследований и разработок Провинция Чжэцзян (грант номер 2018C01027), 521 Талант проекта Чжэцзян Научно-технический университет, и молодых исследователей Фонд провинции Чжэцзян Top Key Академическая дисциплина машиностроения Чжэцзян Научно-тек университета (грант номер SSTUME02B13).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
ВоздуходувкаZhejiang jiaxing hanglin electromechanical equipment co., Ltd.HLJT-3380-TX10A-0.55Объем воздуха: 900 м3/s;
АнемометрКИМОMP210Диапазон измерения: 0-40 м/с; Точность: ± 0,1 м/с
Сушильная печьShanghai Shangyi Instrument Equipment Co., Ltd.DHG 101-0Aточность: 1 ° C; Диапазон регулирования температуры: 10-300 градусов; C
Электронные весыHangzhou Wante Weighing Instrument Co., Ltd.WT1002Точность: 1 ° C; Диапазон: 100 г
Измерительный прибор для измерения стиля тканиSDL AtlasM293
Тестер ткани Touch TesterSDLATLAS LtdТестер толщины ткани
Высокая термостойкость плитыBaiqiangОгнестойкость, термостойкость более 200 градусов; C
Устойчивый к высоким температурам силиконовый трубопроводKamoer18 #Диапазон температур: -60-200 ° C
Инфракрасный термографХанчжоу Мэйшэн Инфракрасный<бр/> Оптоэлектронные технологии Ко., Лтд.R60-1009Диапазон измерения температуры: -20-410 °° C; Максимальная погрешность измерения: ± 2 °
C PadderYabo textile machinery co., Ltd.Давление роликов: 0,03-0,8 МПа; Стабильное давление; Простая настройка
персонального компьютераLenovo Group.Датчик температуры L460
Taiwan TES electronic industry co., Ltd.Разрешение 1311A: 1 ° C; Диапазон измерения температуры: -50-1350 °°; С

Ссылки

  1. Wang, G., Deng, Y., Xu, X. Optimization of air jet impingement drying of okara using response surface methodology. Food Control. 59, 743-749 (2016).
  2. Etemoglu, A. B., Ulcay, Y., Can, M., Avci, A. Mathematical modelling of combined diffusion of heat and mass transfer through fabrics. Fibers and Polymers. 10 (2), 252-259 (2009).
  3. Di, M. P., Frigo, S., Gabbrielli, R., Pecchia, S. Mathematical modelling and energy performance assessment of air impingement drying systems for the production of tissue paper. Energy. 114 (2), 201-213 (2016).
  4. Xiao, H. W., et al. Drying kinetics and quality of Monukka seedless grapes dried in an air-impingement jet dryer. Biosystems Engineering. 105 (2), 233-240 (2010).
  5. Gu, M. Study on optimum temperature value setting for the heat-setting process based on PSO. 3rd International Conference on Advances in Energy, Environment and Chemical Engineering. 69, (2017).
  6. Aihua, M., Yi, L. Numerical heat transfer coupled with multidimensional liquid moisture diffusion in porous textiles with a measurable-parameterized model. Numerical Heat Transfer Part A - Applications. 56 (3), 246-268 (2009).
  7. Angelova, R. A., et al. Heat and mass transfer through outerwear clothing for protection from cold: influence of geometrical, structural and mass characteristics of the textile layers. Textile Research Journal. 87 (9), 1060-1070 (2017).
  8. Wei, Y., Hua, J., Ding, X. A mathematical model for simulating heat and moisture transfer within porous cotton fabric drying inside the domestic air-vented drum dryer. The Journal of The Textile Institute. 108 (6), 1074-1084 (2016).
  9. Cay, A., Gurlek, G., Oglakcioglu, N. Analysis and modeling of drying behavior of knitted textile materials. Drying Technology. 35 (4), 509-521 (2017).
  10. Neves, S. F., Campos, J. B. L. M., Mayor, T. S. On the determination of parameters required for numerical studies of heat and mass transfer through textiles - Methodologies and experimental procedures. International Journal of Heat and Mass Transfer. 81, 272-282 (2015).
  11. Sousa, L. H. C. D., Motta Lima, O. C., Pereira, N. C. Analysis of drying kinetics and moisture distribution in convective textile fabric drying. Drying Technology. 24 (4), 485-497 (2006).
  12. Wang, X., Li, W., Xu, W., Wang, H. Study on the Surface Temperature of Fabric in the Process of Dynamic Moisture Liberation. Fibers and Polymers. 15 (11), 2437-2440 (2014).
  13. Qian, M., Wang, J. H., Xiang, Z., Zhao, Z. W., Hu, X. D. Heat and moisture transfer performance of thin cotton fabric under impingement drying. Textile Research Journal. , (2018).
  14. Rafael, C. G., Richard, E. W. Digital image processing. , 3rd edition, Prentice-Hall. Englewood Cliffs, NJ. (2007).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

impingement

Похожие статьи