渦流紡紗器由紡紗堵頭11、渦流管18及渦流管上面的纖維輸送孔7和進(jìn)風(fēng)孔8等組成(見(jiàn)圖5—1)。渦流管內(nèi)氣流的流動(dòng)如圖5—5所示
由于渦流管內(nèi)的氣流是從幾個(gè)方面進(jìn)入(進(jìn)風(fēng)孔、纖維輸送孔、引紗管)的,流動(dòng)比較復(fù)雜,應(yīng)將氣流分成幾股加以分析:
1)空氣從切向進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入渦流管,由于進(jìn)氣孔面積小、渦流管內(nèi)徑大,氣流進(jìn)入管內(nèi)就要擴(kuò)散、膨脹,分成向下擴(kuò)散氣流V1、切向分速度V1′、旋轉(zhuǎn)角速度ω1、垂直向下軸向分速度V1″,這股向下的氣流被風(fēng)機(jī)直接吸走,是無(wú)效氣流;向上擴(kuò)散氣流V2、切向分速度V2′、旋轉(zhuǎn)角速度ω2、垂直向上軸向分速度V2″,它可托持從纖維輸送孔送下的纖維。
2)從纖維輸送孔進(jìn)入的氣流V3,因輸送孔向下的偏角,氣流切向速度V3′形成渦流,角速度ω3及垂直向下的軸向分速度V3″,這股氣流帶著纖維沿紡紗堵頭與管壁間的通道下滑。ω3與ω2旋轉(zhuǎn)方向相同,V3″向下輸送纖維,V2″向上托持纖維,作用相反。V2和V3這兩股旋轉(zhuǎn)渦流在紡紗堵頭的下方相遇時(shí),軸向產(chǎn)生的力達(dá)到平衡,此處形成一個(gè)近似平面的渦流場(chǎng),纖維在到達(dá)平衡渦流場(chǎng)處被托住。在切向分速度V2′、V3′及離心力的作用下,纖維紗尾沿管壁繞渦流中心回轉(zhuǎn)而形成圓錐形紗尾環(huán),對(duì)紗條進(jìn)行一邊加捻、一邊纖維添加、一邊引紗出引紗孔。
3)從引紗孔進(jìn)人的氣流向下,可使生頭紗進(jìn)入渦流管,與上述兩股氣流在紡紗堵頭的下方平衡。
4)由于渦流管內(nèi)的壓力差(中心壓力低,負(fù)壓)和管的一端抽風(fēng)的作用,三股氣流逐漸向渦流中心旋轉(zhuǎn),沿中心線(xiàn)向下被風(fēng)機(jī)吸走。
2.渦流管內(nèi)的速度和壓力的測(cè)定
管內(nèi)的速度和壓力分布可通過(guò)實(shí)測(cè)求得,理想的方法是用激光、高速攝影等,也可用微型畢托管測(cè)其靜壓和動(dòng)壓,用氣流動(dòng)壓來(lái)?yè)Q算氣流切向速度。
式中:h為毫米水柱高度。
圖5—6為渦流管內(nèi)微型畢托管測(cè)定的部位。A、B、C、D、E、F六點(diǎn)均在紡紗位置附近并接近管壁處。測(cè)得數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果列于表5—1中。
從表5—
(1)渦流在管內(nèi)向上擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),從月點(diǎn)至D點(diǎn)的速度逐漸減弱。
(2)從月點(diǎn)過(guò)渡到C點(diǎn)部位為紡紗有效渦流速度,從140m/s到131m/s。
(3)纖維從正點(diǎn)進(jìn)入管內(nèi)引到紡紗部位前,正點(diǎn)至D點(diǎn)是加速運(yùn)動(dòng),有利于纖維伸直。
(4)F點(diǎn)的氣壓最低,使生頭紗由引紗孔迅速吸入。
根據(jù)測(cè)定結(jié)果,計(jì)算出氣流在紡紗部位的最大切向速度:
渦流管內(nèi)徑為16mm,則氣流回轉(zhuǎn)速度
可見(jiàn),渦流管內(nèi)的氣流回轉(zhuǎn)速度是很高的。
3.進(jìn)風(fēng)孔的氣流壓力、速度與渦流場(chǎng)的關(guān)系
圖5—7所示為渦流管內(nèi)進(jìn)風(fēng)孔的氣流流動(dòng)。
氣流在進(jìn)風(fēng)孔內(nèi)的流動(dòng)視為管道流動(dòng),用柏努利方程求得:
式中:Pa為進(jìn)風(fēng)口外部大氣壓力;P1為渦流管內(nèi)渦流邊界處壓力(在B處的壓力);P0為渦流管中心壓力;ρ為空氣密度;V1為渦流邊界氣流速度。
公式說(shuō)明中心氣壓比大氣壓低。
4.抽氣風(fēng)機(jī)負(fù)壓估算
渦流管內(nèi)的負(fù)壓值是由抽氣風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的,風(fēng)機(jī)的負(fù)壓值:
式中:η為風(fēng)機(jī)效率;ξ為阻力損失系數(shù)。
式中:D為渦流管內(nèi)徑;ny為紗條回轉(zhuǎn)速度(由加捻和引紗速度決定);ηr為渦流加捻效率。
根據(jù)紡紗要求,確定D、ny,ηr,可估算選擇所需的風(fēng)機(jī)負(fù)壓。