辅助喷嘴优化设计分析.pdf

一 S j 3 f 第7卷 第4 期 山 东 纺 织 S 学 院 学 报 V o 1 7 4 辅助 喷嘴优 化设计分析 THE PRI NCI PLE 0F OPTI M UM DESI GN FOR S UBNOZZLES 颜 幼 平徐晕 张文 赓陈元甫 纺织 系 中 国纺组 太学 摘要从流体力 学及 引纬工艺方 面 提出了 辅 助 喷 嘴 最 优 设 计 的 八 点 结 论 并 给 出 了 多 孔 辅助 喷 嘴各 孔 出流 速度及 流量相 等 的设 计 方 法 关 键词 辅助喷 嘴 优化设 计 气流 引纬 中图法 要 石 一 0 引言 Ya n Youpi ng e t a l Te x t J r t t n nI Ch i na T确 u h 舢 A BSTRA CT Ac c o r d i nd t 0 t h e t 口 f flui d d y n ami c s a nd a t 删t l 5 州 0 i g s ug g e s t l o ns f o r d e s l g n i n o p t i mum s t t b n o z z J e s t a d o t e d Th o s 扣m t h o d o m 一 s ub n oz z l e 妇 啪 t h t o f h t c h h a s t g I 1 聃 l o f t y and O l ant i S y Ke y w or ds t t bnozz e o t l m U m d e s i gn 多 喷嘴气流接力 引纬技术 的出现 彻底 地解决 了单喷 嘴气流 引纬工 艺上的不 足之 处 大 大提高 了喷气织机 的引纬速度和 引纬幅宽 1 多 喷嘴气流接 力引纬 由于沿 着筘幅采用循 序 地 补充气流的方法 使 引纬 气流速度在 引纬 幅宽的范 围内基 本保持不变 从 而达到提高 引纬 风道 筘式辅助喷嘴 管道 片式辅 助喷嘴 图 1 风道 筘 管道 片式辅 助喷嘴 车 文收到 日期 I 9 9 1 一 l 2 I 9 维普资讯 速度和加宽喷 气织 机筘 幅的 目的 由此可见辅助 喷嘴在 气流 引纬 中起了非常关键 的作 用 由于 目前使 用虽多 的接力喷 气织机是 风道 筘和 管道 片式两大 类 所 以辅助 喷嘴也 有两 种基本 型式 参 见图 1 而这两 种辅 助喷 嘴又有单 孔和 多孔式 之 分 参 见 图 2 多孔式 辅 助喷嘴所 喷射 的多 殴射流 符 合射 流 合成 原理 具有 较 单孔 喷 射 气流 集束 性 好 不 易扩 散 喷射距离远等优 点 辅 助 喷 嘴喷 口形 状也 有 下 面 几 种 形式 圆 形 矩形 星形等 图 3 对辅 助 喷 嘴的 研 究大 都是 有关 辅 助 喷 嘴 的各 国专 利 至今 辅助 喷 嘴设 计原理 比较 少 作 者 力 图在 本 文 给 出辅 助 喷 嘴 设 计 原 理 1 辅助 喷嘴优化设 计原理 多孔 式 单孔 式 因 2单孔 多孔 式辅 助 喷 嘴 1 1 辅 助喷嘴喷射 角 在文献 3 辅 助喷嘴最佳安装 角度 中 已 得出结 论 当辅 助 气 流速度 为 2 2 0米 秒左 右时 辅 助 喷 嘴最佳 喷 射 角 为 l O 当辅 助 气流 速度 为 1 6 0朱 秒左 右 时 辅 助 喷 嘴最 佳 喷射 角 为 l 当采 用这样 的 角度时 合成 后的气流速度 平稳 且射流能 力强 这种气 流对气流 引纬 非常有 利 1 2辅 助喷 嘴喷 口形状 u 1 O l l i 雏 对 嘎 I o I 目 赢 l I 1 L V 1 1 1 I o l l l I 卜 l 图 4 圃 射 流 和 二 维 射流 速 度 分 析 26 净 图 3辅 助 喷 嘴 喷 口形 状 在相等 的初 始 速度 条 件下 对 于二 维 射 流 包 括 圆射 流 矩 形 射 流 垦 条 射 流 等 以 圆形 射 流能力 最 强 如 图 4所 表 示 另一方 面气流 从 气道 进 入辅 助 喷 嘴 气室在气室中 间气流有弯 曲方 向的变 化 同时 又 向管道 孔外 突然射 出 必然 产 生 损失 这种损失 以圆弧 形孔 口最小 因此 辅 助 喷 嘴喷 口形 状 采 用 圆 形 为佳 r 0 3 l 维普资讯 1 3 辅助噎 嘴圆形噎 口半径 对 于 半 径 为 r的 圆 形 喷 气 射 流 其 速度 分 布 为 E S 一 旦 十 0 2 9 r 把上式 变形为 2 其 中 Q 为流 量 由 2 式 可知 一 定 r愈 小 愈大 因此 在相 等的流量 条件下 以喷 E l 孔径愈小 气流 喷射能力愈强 孔径 愈小 扩散 角小 气流与管道 壁面碰 撞机会少 动量损 失小 使 出 E l 速度 大 但孔径 不能太小 太小 会 由于油污 堵 塞孔 口而造成 次布 作者建议 喷嘴圆形喷 口半径采 用 13 5 1 ram 1 4 辅助 喷嘴喷 口与气室接壤 处的处理 气 流在 通道 中 流动时 的阻力 可 以分 为两 大 类 沿程 损失 和局 部 损失 这 里沿 程 损失 很 小 单 位重量 流体的局部能 量损失用下式计算 圹 2 h 3 05 其 中 为 局 部 阻 力 系 数 图 5气流 进 入 管 口的 值 图 l 局 部能 量报 失最 大 l 图 6 f 0 5 局 部能量 扭 失也 比较太 l 图 c 鲁 0 1 8 t 局部 能量损 失较 小 j 图 d E0 局部能 量损 失 为零 因此 喷 嘴喷 口与气室接壤 处 应采用 r 0 1 4 d的圆弧倒 角最 好 这 一做法 的另一方 面 好 处 是 d口 l dA i M 2 1 百 4 在亚 音速情 况下 M l 当 d A0 采用 圆弧倒角 能加速 气流 且 在加速后 有一 同等 截面 圆柱段 来稳定气流 因此 辅助喷 嘴采用 d形式 为最佳 1 5多孔辅助 喷嘴 孔的分布 对 孔的分布 以均匀些 为好 分布均 匀辅助 喷嘴集柬性则更好 而且合 成后能量 损失小 利用率高 27 维普资讯 1 6多孔辅助 喷嘴孔数 对 于 管道 片式 辅 助 喷 嘴 建 议 孔 数采 用 奇 数 为 好 例如 图 6所示 2 3 4孔为均匀分 布 孔 5的气流 能约 束纬 纱防 止纬 纱从脱纱槽处逸 出 这样 的辅助喷 嘴既有 比较 好的集束性 又有防止纬纱从 脱纱槽处逸 出 的能力 对于风道筘式辅 助喷 嘴 建议孔数采 用偶 数 为好 且 匕 工2孔 为好 风道筘式辅助 喷嘴 一方面 是 由 于 孔 数 多 能 量 损 失 大 设 计 加 工 困 难 另 一 方 面 由于风道筘槽 较小 本身 有一些 约束纬纱的能力 需要 的是辅 助喷嘴接力 引纬 图 6 多孔 辅助喷嘴孔 分布示意 图 t 7多孔 辅助喷嘴两 孔之间的 距离 对于风道筘式 辅助喷 嘴两孔之 间距离 较 小为好 两孔 喷射流合成 后 能量 损失较 小 两孔之间距 离过 大 则 扩散大 合成焦 点又 远 不利于 引纬 若两孔 之间距离过 小 则难 于加 工 对 于 管 道 片 式 辅 助 喷 嘴 同一 直 径 两 孔 之 间 距 离 越 小 越 好 1 8多孔辅 助喷嘴的气 室 多孔辅助喷瞒各 孔的 出流速 度分布受气 室形 状及各 孔 分布的影响 为了获取 均匀 的速 度分布有 以下方 法 在各 出流孔 面积相等 的条 件 下 将 气 室横 截面积 逐 渐 缩 小 图 7 在设计流量 为 q 出流速 度 为 y 的条件 下 考虑 一变 截 面辅 助喷 嘴气 室 图 7 设 距气 室末端 1 17 处 取一 微元长 度 d 其间跨 越一个 孔 口 在 d 距 离的两 端 气室 内速度 分 别为 v 和 y d 静压 分别 为 P和 P d P 根 据 总流 值努力方程 有 图 7多孔 辅 助 喷 嘴 变 截 面 气 室 r r 其 中 r为气体重 度 为局部阻力 系数 具体数据可查 文献 F s 整理后得 一 r 为 了获 取均匀 的速度分布 要求 气室 中静压应相等 即要求 d P 一 0 积 分 6 式 可 得 一 是 其中 为第一孔 前气 室横截 面积 因此经过第 一孔面积变化 为 龛 一 1 一 一 28 一 5 r 6 7 8 9 维普资讯 l司样 口 求 得 经 过 第 二 第 第 n一 1孔 后 面 积 受 化 1 一 告 1 0 一 1 一 詈 等 一 一 n 1 一 1 2 因 此 为 了使 多孔辅助 喷 嘴具 有更好 的集 柬性 气流合 成具 有更好 的对 称性 各 孔 气流 速度及 流量均 相等 可 以设计 各孔气流 出流速 度分布均 匀 按上式 使气 室面 积逐 渐变 小 即 可 2结 论 1 从流体力学及 引纬工艺方 面 给出 了辅助喷 嘴优化设计 8点建议 2 给出 了多孔辅 助喷 嘴使 各孔 出流速度 及流量均相等 的方法 参考 文献 张 文赓 等纺织 气 流问题纺 织工 业 H j 版杜 8 8 9 P州 高 未茂 埘特 许 上 q耳 工