气流成网及气相色谱试卷

§3-4气流成网一、气流成网原理纤维经过开松、除杂、混和后喂入主梳理机构，得到进一步的梳理后呈单纤维状态，在锡林高速回转产生的离心力和气流的共同作用下，纤维从针布锯齿上脱落，由气流输送并凝聚在成网帘(或尘笼)上，形成纤维三维杂乱排列的纤网。气流成网纤网中纤维呈三维杂乱排列，MD:CD=1.1~1.5，最终产品基本各向同性。气流成网通常要求纤维长度不大于80mm，纤维过长会破坏纤网外观和均匀度。气流成网可有效地处理短纤维，如长度小于10mm的木浆粕纤维。气流成网中为提高纤维在最终纤网中排列的杂乱度，输送管道在结构上往往采用文丘利管。这种管道实际上是一种变截面管道，即管道中任意二个截面的截面积不相等，且管道从入口到出口逐步扩大。按流体力学原理，气体在常压下可视为不可压缩的。即：Q1=Q2，Q1=S1V1,Q2=S2V2∵S1<S2，∴V1>V2式中：Q1——流入气流量Q2——流出S1——截面1的面积V1——截面1处的气流速度V2——截面2处的气流速度由于纤维有一定长度，在文丘利管中，其头、尾端处于两不同截面，因此纤维头、尾端速度是不同的，头端速度低于尾端速度，于是纤维产生变向，形成杂乱排列。气流成网中的输送管道二、气流成网方式自由飘落式离心力+纤维自重压入式离心力+气流吹入抽吸式离心力+气流抽吸封闭循环式离心力+上吹下吸(一台风机)压吸结合式离心力+上吹下吸(二台风机)自由飘落式压入式封闭循环式抽吸式压吸结合式三、典型气流成网机组国产SW-63型气流成网机奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组奥地利Fehrer公司K21气流成网机美国Rando公司40B气流成网机组奥地利DOA公司气流成网机组国产SW-63型气流成网机由传统梳棉机改造，锡林离心力和提升罗拉使纤维进入风道，然后吸附在成网帘上形成杂乱排列纤网。适用范围：纤维细度为1.65~6.6dtex，纤维长度25~55mm，纤网单位面积质量12~70g/m2，生产速度2~3m/min，幅宽1m。奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组由V21预成网机和K12气流成网机组成。经过预开松的纤维定量喂到V21预成网机的喂料箱中，被具有压实、均匀作用的双层帘带夹持着进入一对给棉罗拉与2000rpm转速的刺辊组成的第一开松区。然后纤维进入第二和第三开松区。第三开松区刺辊上的纤维被来自其上侧的风机的气流分离，并经风道吸附在纤维横向分配装置的多孔帘带上。纤维横向分配装置可保证输入K12气流成网机纤维层的横向均匀性，其有一回转的多孔帘带，下有一台风机，用以吸附集棉风道送来的纤维。回转刮板和多孔帘带相配合，当多孔帘带行经K12气流成网机的一个工作宽度时，刮板回转一次，将带状纤维层推入精开松装置的喂入槽。这种“横铺直取”的方法可有效地改善纤维层的横向均匀性。这里的纤维层的单位面积质量约为500~1000g/m2。纤维经精开松装置开松后，被气流吸附在由压辊和尼龙网帘组成的气流凝网喂入装置上。这里的纤维层的单位面积质量约为200~400g/m2，cv值已降至3~4%。如此均匀的纤维层喂入K12气流成网机，为制得均匀的纤网创造了良好的条件。K12气流成网机的主梳理部分有2对直径为140mm的工作罗拉和剥棉罗拉，锡林直径450mm，转速高达2300rpm，可使针布锯齿表面的纤维量减少到0.2~0.5g/m2。纤维分梳后，在高速回转锡林产生的离心力和上方横流风机产生的高速气流的作用下从锡林齿尖脱落，并随气流经输棉风道而凝聚在成网帘上。V21/K12气流成网机组适用于长度小于100mm，细度在50d以下的各种纤维原料。但纤维的最大长度受到细度的严格限制，如1.5d为38mm；3d为50mm；6d为60mm；15d为75mm。纤网单位面积质量范围为20~2000g/m2时，输出速度为0.5~50m/min。常用纤网单位面积质量范围为60~220g/m2，输出速度为7~20m/min。纤网单位面积质量在30g/m2以下时，输出速度很少超过20m/min，否则将影响纤网的均匀性。K12气流成网机的最大工作宽度为5.4m。V21预成网机K12气流成网机K21气流成网机由数个梳理辊筒组成，增加梳理辊筒的数量，可增加该机的产量。每个梳理辊筒配有一对工作罗拉和剥取罗拉。适合加工的纤维细度为1.87~3.63dtex，纤维长度为38~40mm，成网后单位面积质量范围为10~100g/m2，输出速度为50~150m/min。工作宽度为1~2.6m。K21气流成网机美国Rando公司40B气流成网机组由前置给棉机、四辊开松机、棉箱给棉机和成网系统组成。纤维经前置给棉机和四辊开松机开松后喂入棉箱给棉机。棉箱给棉机的斜帘角钉所携带的纤维经均棉帘的作用后，被气流吸引到由尘笼和输送罗拉组成的锲形空间(又称空气桥)内，杂质从罗拉间隙中排出。尘笼表面凝聚的纤维层的厚度，由锲形空间内的纤维量的多少来调节。锲形空间内纤维量↓→气流阻力↓→气流速度↑→气流吸引力↑→进入锲形空间纤维量↑→尘笼表面凝聚纤维层的厚度↑。尘笼表面凝聚的纤维层被剥取罗拉剥下，进入给棉板，然后由喂棉罗拉喂入线速度高达25m/s的刺辊。被分梳成单纤维状态的纤维由刺辊下部吹入的气流剥离，经文氏管形输棉风道吸附在成网帘上。刺辊下部吹入的气流和成网帘下的吸引气流由一台风机产生，呈闭路循环系统。该机组适合加工的纤维长度为15~55mm，成网后单位面积质量范围为20~1000g/m2，一般以生产34~68g/m2纤网为主，产量15~136kg/h，工作宽度为1020，1520，2030mm。40C型可生产10~20g/m2的杂乱纤网，输出速度达到40m/min，40D型更有较多改进。Rando公司40B气流成网机组奥地利DOA公司气流成网机组封闭循环式气流成网，采用双尘笼凝聚纤维，可避免不同密度纤维产生的分层现象，可生产高达2500g/m2的厚纤网，特别适合于废纤维成网。法国LAROCHE公司气流成网机组采用单尘笼凝聚纤维，适合于废纤维或长粗纤维成网，料仓较大，可配称重输送帘，产量：2.4m幅宽为1.5吨；3.9m幅宽为2.4吨。Hiloft气流成网机纤网定量与纤网厚度的比较四、影响气流成网均匀度因素(一)喂入纤维层的均匀性(二)纤维在气流中的均匀分布和输送(三)纤维在成网帘上的凝聚条件(一)喂入纤维层的均匀性气流成网中使用的气流输送纤维管道通常很短，而气流的速度很高（>15m/s），纤维在管道中逗留时间很短，而且气流主要对纤维起输送、扩散作用，对纤维量的均匀分布调节作用非常弱，而且后道往往不配置铺网系统，难以通过薄纤网铺叠来弥补质量均匀度的差异。因此喂入气流成网机的纤维层均匀与否，对纤网均匀度有着直接的、决定性的影响，所以严格控制并改善喂入纤维层的均匀度是获得气流成网均匀性的首要途径。(二)纤维在气流中的均匀分布和输送纤维在气流中的均匀分布和输送，取决于以下三个因素：1、单纤维程度2、剥离纤维的气流速度和方向剥离气流应循锡林表面的切线方向，V剥离≥3~4V道夫，从锡林上剥取时，V剥离≥2.3V锡林。3、输送纤维气流流量和均匀流动纤维输送过程中，应有足够的空气包容每一根纤维，使其不与相邻纤维缠结。如假想以纤维长度为直径的球体去包容每一根纤维，即可估算所需的空气流量。空气流量可按下式估算：式中：k－系数P－纤网产量L－纤维长度D－纤维细度由上式可知，L↑，Q↑↑，呈平方关系P↑，Q↑D↓，Q↑纤维流密度一定体积的流体中所含纤维的重量，通常称为纤维流密度。纤维在流体中的密度超出某一数值，原有的单纤维会重新“絮凝”成纤维束、纤维团，在纤网上出现“云斑”、束纤维现象，破坏纤网均匀度。试验表明纤维在流体中的分布，除与纤维的几何尺寸有关外，还受其它性状的影响，如种类，静电性能等，不同的纤维，要求的纤维流密度也不同，如棉纤维，最大纤维流密度为1.2～1.5g/m3；聚酰胺纤维，可达3～4g/m3。虽然气流流量大，可降低纤维流密度，但也带来了产量低、能耗大等问题。(三)纤维在成网帘上的凝聚条件1、气流与成网帘(尘笼凝聚面)夹角不宜接近90°，防止纤维冲入网眼。2、气流速度输送管道可采用弓形扩管，减弱气流冲力，有利于纤维均匀吸附。3、成网帘(尘笼)表面吸附条件网眼大小和分布影响气流成网均匀度。对于同样的气流吸口，曲面尘笼比平面的成网帘具有更大的展开面积，纤网局部在气流吸口处停留时间延长，纤维多次重合凝聚机会高，有利于提高纤网均匀性。4、抽吸气流的均匀流动五、干法造纸干法造纸是采用气流成网技术加工木浆纤维网的一种新工艺。1、工艺流程﹡木浆纤维＋热溶纤维→气流成网→热粘合加固→非织造材料﹡木浆纤维→气流成网→喷洒粘合剂→烘燥→非织造材料﹡木浆纤维(气流成网)＋常规纤维(梳理成网)→水刺加固→烘燥→非织造材料2、性能与用途其产品主要是医用卫生材料，特别是高吸水性的一次性卫生用品（如尿片、卫生巾、湿面巾、擦布等），其特点是蓬松度好、手感柔软、湿强度和耐磨性优于纸张，吸湿性能超强。作为一次性用品，消耗量大，当采用木浆纤维作主要原料，还具有可生物降解的优点，为废弃物处理也提供了方便。3、典型的干法造纸生产线该生产线由丹麦的Dan-Web公司开发的。由木纤维制取的浆粕板A经粉碎机C中的高速回转钢锤打击粉碎，粉碎的木浆纤维从筛网小孔中漏出，经气流输送到成网机D；同时热熔纤维也经纤维开松机B开松后也由气流输送到成网机D。成网机是由两只金属园网滚筒、成网帘、以及位于成网帘下方的抽吸装置组成。金属圆网滚筒内有一根回转轴，轴上装有许多条状金属打手，其转动方向与园网滚筒转向相反，木浆纤维和热熔纤维从园网滚筒一侧由气流输入，在高速回转的打手作用下，再次被开松成单纤维状态，在成网帘下方抽吸装置对圆网滚筒产生自上而下的气流作用下，将单纤维吸出圆网滚筒，凝集到成网帘上，形成纤网。Dan-Web生产线上配置了四套成网机，由四层纤网叠合形成最终的纤网。Dan-Web干法造纸生产线Dan-Web干法造纸气流成网单元气相色谱试卷答卷人：评分：一、填空（每空1分，，共20分）1.装柱老化时，应将柱的入口端与色谱仪的气化室相连接（柱不能接反，否则固定相将在柱中移动，使柱效发生变化）。开始老化时出口不得接检测器，以免流出物沾污检测器。2.色谱分析各组分保留时间变短和分离变坏，说明柱子失效，原因来自样品和载气的污染。活化的方法是提高柱温，增加载气流速，让色谱柱内污染物流出。3.载气纯度不符合要求时，会使基线不稳，噪声大。4.氢气表和氢气钢瓶嘴是反扣螺纹，逆时针方向松开；而氮气表和氮气瓶嘴及其他气体的瓶嘴都是正扣螺纹。5.气相色谱定量方法有归一化法、内标法、外标法等方法。6.色谱仪检定时实验室内不得存放与实验无关的易燃和易爆，无强烈机械振动和电磁干扰。7.检定中所需流量计测量不确定度≤1%。8.氢火焰离子化检测器和热导池检测器分别属于_质量型__和_温度型检测器。气相色谱仪的心脏是_色谱柱___。9.色谱法中，将填入玻璃管内静止不动的一相称为固定相，自上而下运动的一相称为流动相，装有固定相的柱子称为色谱柱。二、选择题（每题2分，共20分）1.以下检测器属于质量型检测器的有（B）。Ａ、ＴＣＤＢ、ＦＰＤＣ、ＥＣＤ2.在气相色谱分析中,用于定性分析的参数是(A)A保留值B峰面积C分离度D半峰宽3.在气相色谱分析中,用于定量分析的参数是(D)A保留时间B保留体积C半峰宽D峰面积4.良好的气-液色谱固定液为(D)A蒸气压低、稳定性好B化学性质稳定C溶解度大,对相邻两组分有一定的分离能力DA、B和C5.使用热导池检测器时,应选用下列哪种气体作载气,其效果最好？(A)AH2BHeCArDN26.试指出下列说法中,哪一个不正确?气相色谱法常用的载气是(C)A氢气B氮气C氧气D氦气7.色谱体系的最小检测量是指恰能产生与噪声相鉴别的信号时(B)A进入单独一个检测器的最小物质量B进入色谱柱的最小物质量C组分在气相中的最小物质量D组分在液相中的最小物质量8.在气-液色谱分析中,良好的载体为(D)A粒度适宜、均匀,表面积大B表面没有吸附中心和催化中心C化学惰性、热稳定性好,有一定的机械强度DA、B和C9.热导池检测器是一种(A)A浓度型检测器C只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器B质量型检测器D只对含硫、磷化合物有响应的检测器10.使用氢火焰离子化检测器,选用下列哪种气体作载气最合适？(D)AH2BHeCArDN2三、判断题（每题1分，共10分）1.气相色谱仪的气体管路可以使用橡皮管。（F）2.测量必定存在误差。（T）3.测量不确定度就对测量结果不能肯定的程度。（F）4.测量不确定度一般来源于随机性或模糊性。（F）5.属于强制检定范围的计量器具，未按照规定申请检定或者检定不合格继续使用的，责令停止使用，可并处罚款。（T）6.火焰离子化（FID）检测器是浓度型检测器。（F）7.在线气相色谱仪的数据传输的数据捕获率≤99%。（F）8.在线气相色谱仪整机性能的线性r≥0.99%（环境空气，苯）。（F）9.在线气相色谱仪的载气系统的载气流速稳定性≤1.0%。(T)10.色谱检定仪主要用于检定气相色谱仪的基线噪声、基线漂移、衰减器误差、柱箱控温精度以及程序升温重复性。（T）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述气相色谱工作原理。答：利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。2.简述载气流速对色谱分析的影响。载气流速是气相色谱分析的另一重要操作条件，正确地选择载气流速，可以提高色谱柱的分离效能，缩短分析时间，载气流速快，出峰快，过快会造成各组分峰不能完全分开。一般在气相色谱仪中利用转子流量计皂膜流速计等来