LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Наукові основи ресурсозберігаючих технологій переробки відходів натуральних шкір у матеріали та вироби взуттєвого виробництва

зростання робочого тиску PC, ні зменшення тиску кавітаційної струминки PK, ні погіршення процесу розволокнення суспензії. Отримані результати щодо коефіцієнта наповнення суспензії добре узгоджуються з результатами розмелу шкіряних відходів на ролах.

Течія рідини в порожнині кавітаційного розволокнювача прохідного типу моделювалась за допомогою скінченнорізницевого методу. В розрахунках варіювалася геометрична форма кавітатора: параболічна, гіперболічна, конусна. В ході дослідження моделювалась зміна гідродинамічного тиску рідини, залежно від розміру зазору D між кавітаційною вставкою та стінками розволокнювача в перерізі, який відповідає максимальному діаметру кавітатора, для різних форм кавітаційної вставки. В результаті дослідження були отримані залежності розподілу тиску по ширині зазору Dдля кавітаторів різної геометричної форми (рис. 8, а). З графічних залежностей (рис. 8, а) видно, що найбільший тиск виникає при використанні кавітаторів параболічної форми, а найменший – при використанні кавітаторів гіперболічної форми. Визначення тисків (РС – Р) на границі "кавітатор – рідина" по всій довжині кавітаторів різної форми (рис. 8, б) показало, що, варіюючи геометричною формою кавітатора, можна забезпечити необхідні технологічні параметри процесу розволокнення. Так, для інтенсифікації процесу розволокнення відходів жорстких шкір необхідно використовувати більш високі тиски рідини (РС – Р 0,5 МПа), що відповідає кавітатору параболічної форми. У той же час, при розволокненні м'яких шкір більш раціонально використовувати кавітатор гіперболічної форми, що дозволить значно зменшити технологічні навантаження на гідродинамічне обладнання (РС – Р 0,3 МПа).



а) б)

Рис. 8. Графіки розподілу тиску Р по ширині зазору D (а) та розподілу результуючого тиску (РС – Р) по довжині кавітатора на границі "кавітатор – рідина" (б) залежно

від форми кавітатора: 1 – параболічної форми; 2 – конічної форми;

3 – гіперболічної форми


У процесі технологічних випробувань гідродинамічного апарата для розволокнення шкіряних відходів був виявлений ефект інтенсифікації технологічного процесу розволокнення при динамічному модулюванні гідравлічного потоку зовнішнім збурюючим впливом у напрямку руху шкіряної суспензії. При цьому процес фібрилізації шкіряних відходів відбувався у строго визначеному інтервалі частот, розмах якого змінювався в часі, не залишаючись постійним.

У роботі процес модулювання трифазної суспензії розглянутий з позицій механіки рідини і газу. В результаті отримано загальний розв'язок задачі про гідродинамічне розволокнення шкіри методом модуляції гідравлічного потоку трифазної суспензії у вигляді:

, (29)

де M, B, H, N – функції, які залежать від: , , – швидкості, відповідно, рідкої, газової і твердої фаз у гідродинамічному потоці, м/с; , , – густини, відповідно, рідкої, газової і твердої фаз, кг/м3; , – об'ємного вмісту газової і твердої фаз у рідкому середовищі; ср, сг, ст – швидкості звуку, відповідно у рідкій, газовій і твердій фазах, м/с.


У процесі розв'язання задачі отримані вирази для частоти динамічного збурювання потоку трифазної суспензії, що приводить до інтенсифікації технологічного процесу гідродинамічного розволокнення:


(30)

та коефіцієнта згасання b1 гідравлічного потоку трифазної суспензії, який характеризує стійкість технологічного процесу розволокнення шкіри:


, (31)

де rс, сс – відповідно, ефективна густина суспензії й ефективна швидкість звуку в суспензії, яка складається з рідкої, газоподібної і твердої фаз.

На рис. 9 наведена теоретична залежність частоти динамічного збурювання потоку трифазної суспензії (30), що приводить до інтенсифікації технологічного процесу гідродинамічного розволокнення від коефіцієнта об'ємного наповнення відходами шкіри. На рис. 9 позначками "" нанесені експериментальні результати залежності частоти збурювання від коефіцієнта об'ємного наповнення, одержані для шкіри хромтанідного дублення для низу взуття. Теоретична залежність побудована для трифазної суспензії, густина якої дорівнює r = 140025 кг/м3, кінематична в'язкість приймалася постійною при значенні h = 0,6 м2/с, об'ємний вміст газової фази jГ не перевищував 2,5...5 %, що визначалось за допомогою методу акустичної емісії. Встановлено, що в робочому інтервалі зміни ступеня наповнення суспензії відходами шкіри, необхідна частота збурювання потоку зменшується зі зростанням об'ємного вмісту твердої фази. Відносна похибка між експериментальними і теоретичними даними не перевищувала 5 %, при довірчій вірогідності (Р = 0,98).

На рис. 10 подана залежність зміни відносної (до номінальної ) частоти (fP / fH) модуляції тиску динамічного потоку трифазної суспензії в процесі розволокнення шкіряних відходів від відносного тиску (РС / РН) в каналі гідродинамічного розволокнювача. Точки "" на рис. 10 відповідають експериментальним даним для різних значень коефіцієнта об'ємного наповнення суспензії. З аналізу рівняння (30) та графіка, наведеного на рис 10, видно, що тиск гідравлічної суміші в системі повинен модулюватися із змінюваною частотою в міру розволокнення твердої фази. На рис. 10 точка перетину абсциси х = 1 та ординати у = 1 відповідає випадку, коли робочий тиск в каналі гідродинамічного розволокнювача відповідає номінальному, тобто РС = РН. Зростання в процесі розволокнення однорідності і в'язкості суспензії призводить до різкого зменшення швидкості кавітаційних струминок VK, і, як наслідок, до зменшення збуджуваного ними тиску РС. У той же час, збільшення в'язкості суспензії h призводить також до уповільнення її руху у каналі кавітатора за рахунок зростання в ньому опору руху суспензії.




Рис. 9 Рис. 10


Збільшення частоти модуляції призводить до зростання робочого тиску РС, відносно до номінального РН, в каналі гідродинамічного розволокнювача. Зростання тиску та частоти модуляції призводить до зростання інтенсивності ерозійних процесів розволокнення відходів шкіри в каналі кавітатора і, як наслідок, підвищення продуктивності гідродинамічного розволокнення та зменшення часу, необхідного для реалізації технологічного процесу. Відносна похибка між експериментальними та теоретичними даними не перевищувала 7 %, при довірчий вірогідності (Р = 0,98).

П'ятий розділ присвячений розробці оригінальних технологічних пристроїв для розволокнення волокнистої структури натуральної шкіри (рис. 11).

Найбільш простим пристроєм, що дозволяє реалізувати запропонований спосіб, є обробка матеріалу між гребінчастими поверхнями (рис. 11, а). При обробці в такому пристрої реалізується схема навантаження, представлена на рис. 4. Матеріал 1 спочатку розтягується за рахунок видавлювання між поверхнями суміжних зубців, а коли пуансони 2 та 3 стуляються приводними механізмами 4 та 5, відбувається подрібнення зразка. При деформуванні шкіри між зубчастими поверхнями розтяг матеріалу і створення необхідної деформації відбувається лише в тому випадку, коли матеріал буде утримуватися на верхівках зубів, без